[发明专利]酵母中化合物的生物合成

说明书

本文提供了能够产生一种或多种人乳寡糖的遗传修饰的酵母细胞。酵母细胞包括一种或多种编码人乳寡糖生物合成途径的酶的异源核酸。酵母细胞不包括编码岩藻糖激酶的异源核酸。还提供了包括所公开的遗传修饰的酵母细胞的发酵组合物，以及生产和回收由酵母细胞产生的人乳寡糖的相关方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求对2018年11月21日提交的第16/198，545号美国专利申请的优先权，其公开内容全部并入本文。

背景技术

人乳寡糖(HMO)是人乳中第三大丰富成分，只有乳糖和脂类的浓度更高。人乳寡糖种类多样，迄今为止在人乳中发现了200多种不同的物质。越来越多的证据表明，这些乳化合物对健康有各种益处。典型的益处包括促进保护性肠道微生物(如双歧杆菌)的生长、增强对胃肠道感染的保护、增强免疫系统和改善认知发展。由于HMO不存在于其他奶源，如牛或山羊中，HMO的唯一来源传统上是人乳。为了提高婴儿配方的营养价值，以及探索将HMO作为儿童和成人营养的用途，人们对合成这些化合物越来越感兴趣。本公开就是为了满足这些以及其他需求。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种能够产生一种或多种人乳寡糖的遗传修饰的酵母细胞。酵母细胞包含一种或多种异源核酸，其中每种核酸独立地编码人乳寡糖生物合成途径的至少一种酶。酵母细胞不包括编码岩藻糖激酶的异源核酸。在一些实施例中，一种或多种异源核酸整合到酵母细胞的基因组中。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含2’-岩藻糖基乳糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含GDP-甘露糖4,6-脱水酶、GDP-L-岩藻糖合酶、α-1,2-岩藻糖基转移酶和α1-3,4-岩藻糖苷酶中的一种或多种。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含3-岩藻糖基乳糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含GDP-甘露糖4,6-脱水酶、GDP-L-岩藻糖合酶、α-1,3-岩藻糖基转移酶和α1-3,4-岩藻糖苷酶中的一种或多种。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含乳-N-四糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含β-1,3-N-乙酰葡糖胺基转移酶，β-1,3-半乳糖基转移酶和UDP-N-乙酰葡糖胺二磷酸化酶中的一种或多种。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含乳-N-新四糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含β-1,3-N-乙酰葡糖胺基转移酶，β-1,4-半乳糖基转移酶和UDP-N-乙酰葡糖胺二磷酸化酶中的一种或多种。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含3’-唾液乳糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含CMP-Neu5Ac合酶、唾液酸合酶、UDP-N-乙酰葡糖胺2-差向异构酶、UDP-N-乙酰葡糖胺二磷酸化酶和CMP-N-乙酰神经氨酸-β-半乳糖酰胺-α-2,3-唾液酸转移酶中的一种或多种。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含6’-唾液乳糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含CMP-Neu5Ac合酶、唾液酸合酶、UDP-N-乙酰葡糖胺2-差向异构酶、UDP-N-乙酰葡糖胺二磷酸化酶和β-半乳糖酰胺-α-2,6-唾液酸转移酶中的一种或多种。

在一些实施例中，一种或多种人乳寡糖包含二岩藻糖基乳糖。在一些实施例中，由一种或多种异源核酸编码的酶包含GDP-甘露糖4,6-脱水酶、GDP-L-岩藻糖合酶、α-1,2-岩藻糖基转移酶和α-1,3-岩藻糖基转移酶中的一种或多种。

在一些实施例中，酵母细胞是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，并且由一种或多种异源核酸编码的酶进一步包含乳糖通透酶。在一些实施例中，所述酵母细胞是马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)，其中所述酵母细胞进一步包括编码β-半乳糖苷酶的核酸至少一部分的缺失或与野生型马克斯克鲁维酵母比较降低的β-半乳糖苷酶的表达。