[发明专利]一株生产番茄红素的重组菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株生产番茄红素的重组菌及其应用。

背景技术

番茄红素是构成番茄红色色素的主要成分，属于“类胡萝卜素”物质，是一种出色的抗氧化剂。番茄红素对单线态氧的淬灭作用是β-胡萝卜素的2倍，维生素E的100倍。番茄红素还具有防病抗癌、增强机体免疫力和抗衰老等生理功能，在食品、化妆品以及医药领域具有重要用途。番茄红素可防止代谢产物“游离基”对人体组织器官所造成的伤害，由于其具有抗游离基作用，故可作为天然保健食品或者药品，目前欧洲市场上已出现数十种含番茄红素的保健食品和药品。含番茄红素的保健食品可预防老年性视力退化、抗衰老以及预防心血管病，番茄红素还对消化道癌、宫颈癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等均具有一定的抑制作用。番茄红素无毒无害，它与β-胡萝卜素一样可添加到冰淇淋、果子露、硬糖、面包、饼干、蛋糕等食品中，可提高其营养价值。近年来其相关产品的研发已经成为国际上新药研究的热点。

目前世界上番茄红素的生产主要有天然提取、化学合成、微生物发酵等方法。番茄中的番茄红素含量很低，通常每吨西红柿中仅含20克番茄红素；而且天然提取法产率低、价格昂贵，无法满足需求。化学合成法成本虽有所下降但存在一定的不安全性。相比之下，微生物发酵法不受原料的限制、生产过程绿色清洁，具有很大的优势。随着生物技术的快速发展，利用微生物发酵生产番茄红素成为目前的研究热点之一。

微生物发酵法又分两种。一种是使用野生菌株进行发酵。目前发酵生产番茄红素比较常用的微生物是三孢布拉氏霉菌(Blakesleatrispora)，产量在1g/L左右，但发酵周期较长。另一种是构建重组微生物进行发酵。随着近年来代谢工程和合成生物学技术的不断发展，重组微生物合成萜类化合物的种类和产量在不断提升。因为大肠杆菌（Escherichia coli）基因组序列已完全公布，遗传背景和代谢途径都非常清楚、具有培养基要求简单、生长迅速等优点，成为最常用的重组微生物。目前，很多研究都是在大肠杆菌中引入牦牛儿基牦牛儿基焦磷酸（Geranyl-geranyldiphosphate，GGPP）合成酶基因（crtE)、八氢番茄红素去饱和酶基因（phytoenedesaturase,crtI）,八氢番茄红素合成酶基因（Phytoene synthase，crtB）基因，然后再对其进行改造（Ajikumar et al.,2008;Das et al.,2007;Keasling,2008;Lee et al.,2002）。图1为引入番茄红素合成基因后大肠杆菌生成番茄红素的合成途径。

目前利用代谢工程提高番茄红素产量的方法主要是提高代谢途径关键基因的表达强度，提高重组大肠杆菌合成番茄红素前体物质异戊烯焦磷酸（Isopentenyl diphosphate,IPP）和二甲基丙烯基焦磷酸（Dimethylallyl pyrophosphate，DMAPP）能力，从而提高番茄红素合成能力。