[发明专利]合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌及其构建方法与应用

说明书

本发明公开了合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌，属于微生物基因工程技术领域。本发明在酿酒酵母中共同表达来源于Deinococcus wulumuqiensis R12的crtE、crtB、crtI基因；所述的crtE的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；所述的crtB的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；所述的crtI的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。本发明中使用的表达策略在酿酒酵母中实现了番茄红素的高效合成，筛选出来适合萜类化合物生产的工程菌宿主，为进一步优化人工合成细胞生产番茄红素奠定了基础。

技术领域

本发明属于微生物基因工程技术领域，具体涉及合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌及其构建方法与应用。

背景技术

番茄红素(lycopene)是一种典型的不含氧类胡萝卜素，呈深红色，具有较强抗氧化能力，能够高效清除活性氧自由基，有效延缓衰老和降低多种疾病的患病率，逐渐成为研究的热点。目前生产番茄红素常用的方法有直接提取法、化学合成法和微生物发酵法。直接提取法的原料番茄往往受到气候与季节的影响，导致合成成本较高，而化学合成法合成过程步骤繁琐，且化学试剂的残留问题还会进一步限制产品的使用；微生物发酵生产类胡萝卜素具有可持续、环境友好且产品安全性高等多种优势，成为研究最多且最具有市场前景的方法。随着类胡萝卜素合成途径机制的解析、基因工程的快速发展以及合成生物学的异军突起，构建微生物细胞工厂成为天然产物的高效生产方式。

目前，以番茄红素为主的类胡萝卜素已经成功在大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母、解酯耶氏酵母、乳酸乳球菌等多种微生物中高效生产。在几种构建的工程菌中，酿酒酵母是GRAS认定的安全模式菌株，广泛应用于生产安全性要求严格的天然产物，如乙醇、紫衫醇、青蒿素等。此外，酿酒酵母遗传信息清晰、基因操作简便、培养方式简单、生长周期短、成本低且可工业化应用，逐渐成为类胡萝卜素及其他天然次级代谢产物细胞工厂构建的优选宿主细胞。通过优化番茄红素生物合成途径的构建策略和代谢调控方法获取高量生产番茄红素菌株，为酿酒酵母高效合成其他类胡萝卜素提供技术支持。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌，以解决现有技术中番茄红素在植物中积累量低和化学合成困难、副产物多的问题。

本发明还要解决的技术问题是提供上述合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌的构建方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述合成番茄红素的酿酒酵母基因工程在发酵制备番茄红素中的应用。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌，在酿酒酵母中表达来源于Deinococcuswulumuqiensis R12的crtI基因，或者在酿酒酵母中共同表达来源于Deinococcuswulumuqiensis R12的crtE基因和crtB基因，或者在酿酒酵母中共同表达来源于Deinococcus wulumuqiensis R12的crtE基因、crtB和crtI基因；

所述crtE、crtB、crtI基因分别为牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶的编码基因、八氢番茄红素合成酶的编码基因以及八氢番茄红素脱氢酶的编码基因。

所述的crtE的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；

所述的crtB的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；

所述的crtI的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。

合成番茄红素的酿酒酵母基因工程菌的构建方法，包括如下步骤：

(1)将crtI基因连接到酵母表达质粒中，得到pESC-I重组质粒；或者将连接了组成型强启动子P_TDH3的crtI基因连接到酵母表达质粒中，得到pESC-CI重组质粒；