[发明专利]微生物麦角硫因生物合成

说明书

公开了用于麦角硫因生物合成的方法。更具体地，本公开涉及用于微生物麦角硫因生物合成的方法。本公开总体涉及用于生产麦角硫因的工程改造的宿主细胞和方法。更具体地，本公开涉及工程改造的宿主细胞和用于使用所述工程改造的宿主细胞的微生物麦角硫因生物合成的方法。

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公开背景

本公开总体涉及用于麦角硫因生物合成的方法。更具体地，本公开涉及用于微生物麦角硫因生物合成的方法。

麦角硫因(ET)是具有连接至咪唑环的C₂原子的巯基的组氨酸甜菜碱衍生物。作为硫酮互变异构体，ET是具有独特性质的非常稳定的抗氧化剂。不同于谷胱甘肽和抗坏血酸，ET可以清除不是自由基的氧化物质。ET是放线菌诸如耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)和丝状真菌诸如粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)中产生的天然化合物。其他细菌物种，诸如枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、大肠杆菌(Escherichiacoli)、普通变形杆菌(Proteusvulgaris)和链球菌(Streptococcus)，以及属于子囊菌纲(Ascomycetes)和半知菌纲(Deuteromycetes)的真菌不能产生麦角硫因。动物和植物也不能产生麦角硫因，并且必须从膳食来源或在植物的情况下从它们的环境中获得麦角硫因。

尽管ET在微生物细胞中的功能尚未充分理解，但其据信在人生理学中是至关重要的。人从膳食来源吸收ET，并且ET在特定组织和细胞诸如肝、肾、中枢神经系统和红细胞中积累。证明特异性阳离子转运蛋白(OCTN1)对人体中的ET具有高亲和力，并且所述转运蛋白的过度活性和缺乏对人细胞发挥负面作用。

在某些分枝杆菌真菌中已经检测到ET的生物合成，然而，确切的代谢途径没有完成或仅部分证实。Seebeck使用大肠杆菌在体外重构了分枝杆菌麦角硫因生物合成，以分别表达甲酰甘氨酸生成酶样蛋白(EgtB)、谷氨酰胺转酰胺酶(EgtC)、组氨酸甲基转移酶(EgtD)和替代5-磷酸吡哆醛结合蛋白(EgtE)的来自Erwinia tasmaniensis的无关的β-裂合酶（因为可溶性EgtE蛋白的重组产生失败）(参见，J. Am. Chem. Soc. 2010, 132:6632-6633)。

迄今为止，仅编码EgtB、EgtC和EgtD的3种基因已被鉴定用于体外生产麦角硫因。EgtE的推定基因仍未在体外或体内表征。到目前为止，尽管有各种生物转化的尝试，但尚未报道使用上述基因以在大肠杆菌中工程改造分枝杆菌麦角硫因代谢途径的微生物生产。此外，尽管各种真菌和分枝杆菌来源可用于麦角硫因提取，但产量太低，以致于不能商业用于麦角硫因的工业生产。因此，存在生产麦角硫因的需求。

公开概述

本公开总体涉及用于生产麦角硫因的工程改造的宿主细胞和方法。更具体地，本公开涉及工程改造的宿主细胞和用于使用所述工程改造的宿主细胞微生物麦角硫因生物合成的方法。

在一个方面，本公开涉及用于生产麦角硫因的转化的宿主细胞，其包含编码EgtB的核酸序列、编码EgtC的核酸序列、编码EgtD的核酸序列和编码EgtE的核酸序列。