[发明专利]一种启动红发夫酵母RNA表达的启动子及其应用

说明书

本发明涉及酵母生物技术及合成生物学领域，具体涉及一种红发夫酵母RNA聚合酶III启动子及其应用。启动子为红发夫酵母属RNA聚合酶III启动子；启动子为SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:4，或与上述各序列具有70％同源性、且具有启动子活性的DNA核苷酸序列。本发明公开的启动子应用于红发夫酵母CIRSPR‑Cas9系统，指导该系统中gRNA的表达，基因编辑效率提高4倍。

技术领域

本发明涉及酵母生物技术及合成生物学领域，具体涉及一种红发夫酵母RNA聚合酶III启动子及其应用。

背景技术

酵母菌对科学研究和人类生活具有重要价值。进入二十一世纪以来，以酿酒酵母为模式的研究成果已分别在2001、2013和2016年获得诺贝尔生理学或医学奖。在产业方面，据BCC Research统计，2016年酿酒酵母及相关产品的全球市场达71亿美元，预计到2020年可达100.7亿美元。除了酿酒酵母，自然界还存在大量酵母菌，这些非模式酵母菌具有丰富的物种多样性、遗传多样性和代谢多样性，但其应用开发还很薄弱。

随着基因组测序和现代生物技术的发展，非模式生物研究的可行性和意义逐渐凸显(Russell JJ,Theriot JA,Sood P,et al.BMC Biology,2017,15:55)。非模式子囊菌酵母在蛋白表达、生物能源、生物基化工品合成等方面具有特色，例如：Kluyeromyces酵母合成β-半乳糖苷酶，Scheffersomyces stipitis代谢木糖，解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)合成柠檬酸、油脂等(Johnson EA.Appl Microbiol Biotechnol,2013,97:503-517)。非模式担子菌酵母在蛋白药物合成、次级代谢产物合成、污染物降解等方面具有特色，例如：红发夫酵母(Phaffia rhodozyma)合成虾青素、Pseudozyma antarctica合成利巴韦林、Trichosporon酵母降解芳香族污染物、Sporobolomyces酵母合成特殊脂肪酸等(Johnson EA.Appl Microbiol Biotechnol,2013,97:7563-7577)。

在担子菌酵母中，红发夫酵母因合成虾青素而备受关注。虾青素具有超强的抗氧化能力，兼有抗肿瘤、抗炎症和预防心脑血管疾病作用(Ambati R,Phang SM,Ravi S,etal.Mar Drugs,2014,12:128-152)。据BCC research评估，到2020年虾青素的市场额度将达到15亿美元。我国已进入老龄化社会，虾青素等类胡萝卜素产品对老龄化社会的退行性疾病、三高症等具有重要预防和改善作用。红发夫酵母合成虾青素的比例可占细胞类胡萝卜素的50％～85％，并且在生长速度、细胞密度、抗污染等方面具有突出优势，被认为是虾青素生产的潜在细胞工厂(Bellora N,MolinéM,David-Palma M,et al.BMC Genomics,2016,17:901)。但是，红发夫酵母为非模式酵母，虾青素合成代谢调控机制还很不清楚，并且缺乏合成技术平台，严重限制了其应用开发。红发夫酵母的基因组序列于2015年才发表，这也反应了相关基础研究的薄弱(Sharma R,Gassel S,Steiger S,et al.BMC Genomics,2015,16:233)。基因组序列的发表推动了多种组学研究，最近，比较基因组学、P450组学和代谢物组学数据相继发表，为红发夫酵母合成虾青素研究提供了重要参考。担子菌酵母已发现700余种，但至今缺乏模式生物技术菌种，将红发夫酵母发展为模式，十分有利于这类经济重要性酵母菌的开发应用。