[发明专利]用于生产萜烯的酵母细胞及其用途

说明书

本发明涉及酵母细胞，其中所述细胞包含编码可溶性羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶的功能基因；所述细胞中一个或更多个编码甾醇酰基转移酶的基因缺陷或缺失；并且所述细胞对于至少组氨酸、亮氨酸或尿嘧啶是原养型。另外，本发明涉及所述细胞用于生产一种或更多种萜烯的用途。此外，本发明涉及产生所述细胞以及生产一种或更多种萜烯和包含所述萜烯之药物组合物或化妆品组合物、润滑剂或变压器油的方法。

在今天的制药、化妆品和化学工业中，各种萜烯越来越重要。萜烯被用作例如药物和化妆品组合物的添加剂，用作疫苗中的佐剂，用作皮肤润湿剂，用作粘液溶解剂，用作外激素，用作激素，用于害虫防治，用作润湿剂，用作芳香剂，用作润滑剂，用作抗微生物剂，用作抗炎药，用作食品添加剂，用作电绝缘物，用作变压器油或变压器油添加剂，以及用作化学、制药和化妆品工业中有用的原料化学品。萜烯还可用作用于化学目的的天然和可持续来源。

在化学上，萜烯衍来源于一个或更多个异戊二烯单位(亦称作prenyl unit)。异戊二烯具有化学式CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂。另外，通过与杂原子如氧或氮缀合，萜烯可被修饰为萜类(其也称作类异戊二烯)。

事实上，大部分萜烯以次生代谢物发现于植物、真菌和动物中。另外，多种细菌产生萜烯。萜烯可包含不同数目的异戊二烯单位。半萜及其衍生物包含单个异戊二烯单位，包括例如异戊烯醇(prenol)和异戊酸。单萜及其衍生物包含两个异戊二烯单位，包括例如香叶醇、柠檬烯和松油醇(terpineol)。倍半萜烯及其衍生物包含三个异戊二烯单位，包括例如法呢烯(farnesene)、法尼醇(farnesol)。二萜及其衍生物由四个异戊二烯单位构成，包括例如焦磷酸香叶基香叶酯(geranylgeranyl pyrophosphate)、咖啡醇(cafestol)、咖啡豆醇(kahweol)、松柏烯(cembrene)和紫衫烯(taxadiene)(紫杉醇的前体)、视黄醇、视黄醛和叶绿醇。二倍半萜及其衍生物包含五个异戊二烯单位，包括例如二倍半萜是香叶基法尼醇。三萜包含六个异戊二烯单位，包括例如角鲨烯(squalene)、羊毛固醇(lanosterol)和环阿屯酯(cycloartenol)。四萜包括例如无环番茄红素(acyclic lycopene)、单环γ-胡萝卜素以及双环α和β-胡萝卜素。多萜由多个异戊二烯的长链构成，包括天然橡胶和古塔波胶(gutta-percha)。

绝大部分萜烯来源于酶催化的甲羟戊酸途径。在此处，萜烯的形成始于乙酰-辅酶A(CoA)。两个乙酰-CoA分子在酶催化下反应形成一个乙酰乙酰-CoA分子。下一步，乙酰乙酰-CoA与另一乙酰-CoA分子反应形成3-羟基-3-甲基-戊二酰-CoA(羟甲基戊二酰-CoA(hydroxymethylglutaryl-CoA)，HMG-CoA)。下一步，HMG-CoA被还原成甲羟戊酸。该反应由酶HMG-CoA还原酶催化，通常是萜烯生物合成的限速步骤。因此，HMG-CoA还原酶被认为是甲羟戊酸途径的关键酶。

甲羟戊酸通常磷酸化两次并且去羧基成为异戊烯基焦磷酸(isopentenyl pyrophosphate，IPP)。通过连续的异构化、缩合和脱氢步骤，IPP转化成香叶基焦磷酸，其与另一IPP单位结合形成法呢基焦磷酸。两分子法呢基焦磷酸还原缩合成为角鲨烯，其可转化成胆固醇和任意类固醇激素。

或者，香叶基焦磷酸和法呢基焦磷酸可进一步反应成为更高级萜烯，例如四萜和多萜。

较为重要的萜烯是三萜角鲨烯。全世界每年生产约2000吨角鲨烯。这产生约1.25亿美元的年贸易额。在技术上，角鲨烯优选地用作营养添加剂，用在化妆品和制药工业中。此外，萜烯也用作可生物降解的润滑剂，以及用作变压器油。角鲨烯可用作抗氧化剂，并且还通常用作疫苗中的佐剂。

传统上，角鲨烯获自生物来源，例如鱼油，特别是鲨鱼肝油。然后，角鲨烯通过费力的程序纯化自鱼油的复杂组合物。在制药领域，待批准产品的可追溯性对于卫生当局(Health Authorities)很重要。但是，在产品包含来自动物来源的产品时，很难弄清楚这种可追溯性。例如，很难精确知道鱼(例如鲨鱼)在被杀死前吃的是什么。因此，对于药用物品，重要的是使用符合GMP的原材料，这意味着从来源可正确得到其可追溯性。另外，多种鲨鱼物种是受到灭绝威胁的濒危物种。角鲨烯之外的萜烯同样地获自生物材料，并且必须借助费力且通常有危险的程序来纯化。