[发明专利]生产N-乙酰基-5-甲氧基色胺的基因工程菌、构建方法及应用

说明书

本发明涉及生产N‑乙酰基‑5‑甲氧基色胺的基因工程菌、构建方法及应用。生产N‑乙酰基‑5‑甲氧基色胺的基因工程菌包含咖啡酸O‑甲基转移酶基因，以及甲硫氨酸腺苷转移酶基因或/和甲硫氨酸合成酶基因，能在细胞内大量表达生成具有生物活性的咖啡酸O‑甲基转移酶，以及甲硫氨酸腺苷转移酶或/和甲硫氨酸合成酶。该方法通过过表达咖啡酸‑O甲基转移酶COMT基因，和甲硫氨酸腺苷转移酶基因或/和甲硫氨酸合成酶基因，重新构建N‑乙酰基‑5‑甲氧基色胺生物合成途径，明显提升了N‑乙酰基‑5‑甲氧基色胺的合成产量。

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及生产N-乙酰基-5-甲氧基色胺的基因工程菌、构建方法及应用。

背景技术

N-乙酰基-5-甲氧基色胺(褪黑素)在脊椎动物中是一种由松果体在大脑中产生的激素，可调节动物的行为功能和昼夜节律。研究发现除脊椎动物之外、N-乙酰基-5-甲氧基色胺还存在于所有已知生物体中，包括细菌，昆虫，真菌，动物和植物。N-乙酰基-5-甲氧基色胺发挥着多种作用，从抗氧化剂活性到动植物的多种生物学功能，例如抗氧化效果、先天免疫、干细胞分化和DNA修复等，在植物生长、发育和防御多种非生物和生物胁迫方面也具有多种生理作用。

N-乙酰基-5-甲氧基色胺对人体的作用主要体现在改善睡眠和调节情绪，近年来研究发现还具有抗肿瘤、增强免疫、延缓衰老的作用，因此，N-乙酰基-5-甲氧基色胺可做为保健品及疫疗药品使用。迄今为止，美国、加拿大、英国等国家把人工合成的N-乙酰基-5-甲氧基色胺用做食品添加剂或药物，因此富含天然N-乙酰基-5-甲氧基色胺的食品备受关注。

生物体中存在的N-乙酰基-5-甲氧基色胺虽然安全可靠，但因其含量极少，使得天然N-乙酰基-5-甲氧基色胺提取成本过高。化学合成法虽然能大量生产N-乙酰基-5-甲氧基色胺，但却有着不可忽视的缺点：生产过程中用到有毒物质、合成步骤复杂繁琐、副产物过多、纯度低。相较与以上两种方法，生物合成N-乙酰基-5-甲氧基色胺具有操作简便、无污染、产品质量稳定等优点。利用生物法合成N-乙酰基-5-甲氧基色胺可弥补化学合成法不足之处，提高N-乙酰基-5-甲氧基色胺产品质量。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于生产N-乙酰基-5-甲氧基色胺的基因工程菌。本发明的另一个目的在于提供一种上述基因工程菌的构建方法。本发明再一个目的在于提供一种N-乙酰基-5-甲氧基色胺的生产方法，利用上述基因工程菌进行N-乙酰基-5-甲氧基色胺的生物合成。

为实现上述发明目的，本发明包括以下内容：

提供一种生产N-乙酰基-5-甲氧基色胺的基因工程菌，所述基因工程菌包含咖啡酸O-甲基转移酶基因，以及甲硫氨酸腺苷转移酶基因或/和甲硫氨酸合成酶基因，能在细胞内大量表达，生成具有生物活性的咖啡酸O-甲基转移酶，以及甲硫氨酸腺苷转移酶或/和甲硫氨酸合成酶。

按上述方案，所述咖啡酸O-甲基转移酶基因源自水稻，其氨基酸序列如SEQ IDNO：1所示或由一个至多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与SEQ ID NO：1所示的原始序列具有90％以上同源性且功能相同的氨基酸序列；或所述咖啡酸O-甲基转移酶基因源自拟南芥，其氨基酸酸序列如SEQ ID NO：2所示或由一个至多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与SEQ ID NO：2所示的原始序列具有90％以上同源性且功能相同的氨基酸序列；或所述咖啡酸O-甲基转移酶基因源自黑麦草，其氨基酸酸序列如SEQ IDNO：3所示或由一个至多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与SEQ ID NO：3所示的原始序列具有90％以上同源性且功能相同的氨基酸序列。