[发明专利]一种生产四氢蒽类化合物的工程菌及生产蒽醌类化合物方法

说明书

本发明涉及生物技术和药物领域，公开了一种工程菌，能够发酵生产四氢蒽类化合物atrochrysone和决明蒽酮(torosachrysone)，将一个非还原性重复使用的真菌I型PKS(ACAS)和一个β‑内酰胺酶型硫酯酶(ACTE)基因导入宿主细胞，得到能发酵生产atrochrysone的菌株；同时导入ACAS、ACAT和蒽环C6‑OH甲基转移酶的基因，获得能发酵生产决明蒽酮的菌株。将发酵产物直接经过简单化学处理，可获得重要中药活性成分大黄素和大黄素甲醚。本方法简单，产率高，无需从药用植物中提取或者从药用植物中获得原料，适合工业化生产，可降低成本、减少能源，并有利于保护野生资源，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于药物领域和生物技术工程领域，具体地，本发明涉及生产四氢蒽类化合物atrochrysone和决明蒽酮的工程菌株及其构建方法，以及利用此工程菌株发酵产物制备大黄素和大黄素甲醚的方法。

背景技术

蒽醌类化合物大黄素(Emodin，1,3,8-三羟基-6-甲基蒽醌)，别名朱砂莲甲素，其结构式见式I，是大黄、虎杖、芦荟、决明子等多种药用植物的重要活性成分。研究表明，大黄素具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌、抗骨质疏松、抗氧化、保肝护肾、降血脂、通便泻下等多种活性。临床广泛应用于大便燥结、糖尿病肾病、鼻衄、肝胆湿热、急性胰腺炎、牙周病等病症的治疗。

蒽醌类化合物大黄素甲醚(Physcion，1,8-二羟基-3甲氧基-6-甲基蒽醌)，别名朱砂莲乙素，其结构式见式II，是大黄素3位甲基化的衍生物，存在于大黄、何首乌等中药植物中，具有抗菌、抗癌、泻下等活性。早期大黄素甲醚主要应用在医药行业，目前随着研究深入，大黄素甲醚在农业方面的应用被逐渐开放出来。因其对人畜低毒，对环境友好，不易产生抗药性，还能有效促进作物新梢、新芽生长，大黄素甲醚已被开发为低毒环保的生物农药，用于绿色和有机蔬菜的生产中白粉病、霜霉病、灰霉病和炭疽病的防治。

目前蒽醌类化合物大黄素和大黄素甲醚的主要来源是从含有大黄的根和根茎中提取。由于此类化合物主要存在于药用植物的地下根和根茎中，因此来源受自然条件限制，而且大量采挖容易造成野生资源的匮乏。

四氢蒽类化合物以微生物次生代谢物居多，具有细胞毒活性、抗菌活性和药物活性，如atrochrysone(式III)和决明蒽酮torosachrysone(式IV)。

现有的文献报道，atrochrysone可通过工程菌发酵获得，并且可作为发酵的中间产物进一步生物合成其他物质。目前尚无通过工程菌发酵并进一步处理获得蒽醌类化合物大黄素或大黄素甲醚的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种能生产四氢蒽类化合物atrochrysone或决明蒽酮torosachrysone的工程菌株。

本发明的另一个目的在于提供一种生产蒽醌类化合物大黄素或者大黄素甲醚的方法。

一种用于发酵生产四氢蒽类化合物的工程菌，选自以下菌株：

(A)所述的四氢蒽醌类化合物为atrochrysone时，含有一个编码真菌非还原型重复使用的I型聚酮合酶(ACAS)的基因和一个编码β-内酰胺酶型硫酯酶(ACTE)的基因；

(B)所述的四氢蒽醌类化合物为决明蒽酮时，还含有一个编码蒽环C6-OH甲基转移酶(aurJ)的基因。

所述I型聚酮合酶为与SEQ ID No.2的氨基酸序列具有50％以上相似性且功能相同的蛋白质；所述β-内酰胺酶型硫酯酶为与SEQ ID No.4的氨基酸序列具有50％以上相似性且功能相同的蛋白质。所述蒽环C6-OH甲基转移酶为与SEQ ID No.6氨基酸序列具有50％以上相似性且功能相同的蛋白质。