[发明专利]一种以食用菌分泌乙醛脱氢酶的基因工程菌

说明书

本发明公开了一种专性分泌乙醛脱氢酶的基因工程菌，所述基因工程菌是通过采用乳酸乳球菌表达人源蛋白的方式，将用于表达乙醛脱氢酶的质粒转入宿主乳酸乳球菌中得到的。本发明提供的基因工程菌能够表达乙醛脱氢酶并分泌至乳酸乳球菌的细胞外，所述乙醛脱氢酶可将乙醛催化为乙酸。本发明中所用到的菌种、质粒以及试剂均为食品级材料，可用于食品发酵加工产业，且能够增强酒精在人体中的有效代谢，其具有在解酒食品和保健品方面影响深远的应用前景。

技术领域

本发明涉及基因重组领域和酶工程领域，尤其涉及分泌乙醛脱氢酶基因工程菌在解酒食品和保健品方面的应用。

背景技术

摄入大量酒精使神经系统从兴奋到高度的抑制，严重地破坏人体神经系统的正常功能。酒精在人体中的代谢主要依靠肝脏中乙醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase, ADH）和乙醛脱氢酶（Acetaldehyde dehydrogenase, ALDH）的催化代谢。酒精摄入人体后，经由口腔、食道、胃、肠道的各处黏膜快速吸收进入血液，循环至肝脏进行代谢。当人体能够充分表达这两种脱氢酶时，乙醇被迅速氧化为乙醛，紧接着乙醛被迅速氧化为乙酸，随之被代谢排出，减少了酒精对中枢神经的破坏。

一般情况下人的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶可以充分表达，而乙醛脱氢酶单碱基突变的等位基因翻译出的酶中，残基487的谷氨酸变为赖氨酸，造成催化活性基本丧失。这种乙醛脱氢酶的单碱基突变基本出现在亚洲人的基因中，使已经代谢生成的乙醛不能及时代谢成为乙酸，造成了被称为“酒精中毒”的乙醛中毒。近年来已有很多成功表达出乙醛脱氢酶的案例，但是由于服用的乙醛脱氢酶制剂并不会使其通过血液进入肝脏进行乙醛代谢，所以我们希望设计出一种食品级乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的微生物混合制剂，使酒精在胃肠道中就被大量代谢，减少酒精对肝脏和中枢神经的损伤。所以，乙醛脱氢酶产品的食品工业化具有重要的应用价值。

发明内容

因此，本发明第一个目的是提供一种通过基因工程技术获得的高产乙醛脱氢酶的乳酸乳球菌基因工程菌株Lactococcus lactis NZ3900-pNZ8149-sig-ALDH2，保藏号为CCTCC No：M 2019091，保藏日期为2019年1月29日，保藏单位是中国典型培养物保藏中心，地址为湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学保藏中心。

本发明的第二个目的是提供一种增强人体胃肠道内酒精代谢的食品级基因工程菌，在于提供编码分泌型乙醛脱氢酶的基因工程菌，其中分泌型乙醛脱氢酶的核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示。

本发明的第三个目的是提供携带所述基因的载体和宿主细胞系。

本发明的第四个目的是提供一种乳酸乳球菌基因工程菌，是表达所述分泌型乙醛脱氢酶基因的乳酸乳球菌。

在本发明的一种实施方式中，所述的乳酸乳球菌是以乳酸乳球菌Lactococcus lactis NZ3900为宿主，以pNZ8149为表达载体表达分泌型乙醛脱氢酶的基因。

本发明的第五个目的是提供一种产乙醛脱氢酶基因工程菌的生产方法，是将所述工程菌接种至M17肉汤培养基中，25-37℃培养8-36小时。

在本发明的一种实施方式中，所述发酵培养基中应添加终浓度为0.1-100ng/ml的乳酸链球菌素（nisin），以诱导启动子开始表达乙醛脱氢酶。

在本发明的一种实施方式中，所述发酵培养基中应添加含有Zn²⁺终浓度为0.05-1g/ml的葡萄糖酸锌溶液，以提供乙醛脱氢酶活性所需的锌离子。

在本发明的一种实施方式中，所述发酵培养基中应添加氧化型辅酶I（NAD⁺），其使用浓度为0.1-50mmol/L，以提供乙醛脱氢酶催化反应所需要的氢受体（氢负离子，:H^-）。