[发明专利]合成天麻素的重组菌株及其构建方法和发酵合成天麻素的方法

说明书

本发明涉及遗传工程领域，公开了一种合成天麻素的重组菌株及其构建方法和发酵合成天麻素的方法。该重组菌株由出发菌株经遗传改造获得，相比于所述出发菌株，所述重组菌株整合表达有下述(a)‑(c)所述的基因中的至少一者：(a)由启动子Psubgt;UGA2/subgt;启动的磷酸葡萄糖变位酶PGM1基因；(b)由启动子Psubgt;FBA1/subgt;启动的葡萄糖焦磷酸化酶UGP1基因；(c)由启动子Psubgt;TER/subgt;启动的腺苷酸激酶AK9基因。发酵合成天麻素的方法包括：将上述的重组菌株接种至含有对羟基苯甲醇的发酵培养基中进行发酵。本发明提供的重组菌株能够有效平衡UDP‑葡萄糖合成的代谢流，促进糖基化反应，从而提高重组菌株转化对羟基苯甲醇产天麻素的产量。

技术领域

本发明涉及遗传工程领域，具体地，涉及一种合成天麻素的重组菌株，一种合成天麻素的重组菌株的构建方法以及一种发酵合成天麻素的方法。

背景技术

天麻素(Gastrodin)，又称4-羟甲基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷，是中药天麻的主要生物活性成分，已被广泛的应用于医疗药品和保健食品两大领域。天麻素可以作为单用治疗药物，也可以联合用药，主要用于扩张血管、增强血管弹性、改善因供血不足而引发的脑血管疾病和精神疾病以及早年性老年痴呆，此外，天麻素还有改善睡眠、降血压、增强免疫力等功效，以天麻素为主要药效成分的保健食品种类多，且该类保健品深受大众欢迎。目前，人们对以天麻素为主要药效成分的产品需求量不断增长，随着应用范围的进一步扩大，市场前景广阔。然而，就天麻素的工业化生产而言，主要还是依靠植物提取法和化学合成法，其对于现代化工业生产的长远性、环保性及可持续发展性是无法满足的。因此，亟待开发天麻素绿色、可持续生产的新模式，微生物合成法是实现其绿色、安全、可持续工业生产的最主要途径。

经研究发现，微生物合成天麻素是由糖基转移酶(UGT)转移葡萄糖基到底物对羟基苯甲醇的4-OH位置上形成的，其中UDP-葡萄糖(尿苷二磷酸葡萄糖)是糖基供体，酵母中的UDP-葡萄糖前体供应在葡萄糖苷的生物合成中起着至关重要的作用。对UDP-葡萄糖合成的代谢流进行调控，以提高微生物转化对羟基苯甲醇产天麻素产量，对于天麻素的高效生产具有重要的意义，但是，目前还未出现对UDP-葡萄糖合成的代谢流进行有效调控的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的对UDP-葡萄糖合成的代谢流无法进行有效调控的问题，提供一种合成天麻素的重组菌株及其构建方法和发酵合成天麻素的方法，该重组菌株具有优化的UTP-葡萄糖流向天麻素的合成途径，有效提高天麻素的产量。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种合成天麻素的重组菌株，该重组菌株由出发菌株经遗传改造获得，相比于所述出发菌株，所述重组菌株整合表达有下述(a)-(c)所述的基因中的至少一者：

(a)由启动子P_UGA2启动的磷酸葡萄糖变位酶PGM1基因；

(b)由启动子P_FBA1启动的葡萄糖焦磷酸化酶UGP1基因；

(c)由启动子P_TER启动的腺苷酸激酶AK9基因。

本发明第二方面提供一种构建合成天麻素的重组菌株的方法，该方法包括：对出发菌株进行遗传改造以使得所述出发菌株整合表达有下述(a)-(c)所述的基因中的至少一者：

(a)由启动子P_UGA2启动的磷酸葡萄糖变位酶PGM1基因；

(b)由启动子P_FBA1启动的葡萄糖焦磷酸化酶UGP1基因；

(c)由启动子P_TER启动的腺苷酸激酶AK9基因。

本发明第三方面提供上述的重组菌株或上述的方法在合成天麻素中的应用。