[发明专利]四氢嘧啶生物合成基因及其应用

说明书

四氢嘧啶生物合成基因及其应用，涉及四氢嘧啶合成基因簇。四氢嘧啶合成基因ectABC发现于一株深海盐单胞菌Halomonas sedimenti QX‑2^T，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1的2244个碱基序列所示。包括3个基因区别于目前已知的四氢嘧啶合成基因簇序列，属于新的基因序列。通过对其进行基因工程技术克隆表达，发现进行基础发酵后，具有减少难以分离的次级代谢产物以及高产四氢嘧啶的特性。满足作为科学研究以及对四氢嘧啶应用于化妆品行业作为防晒剂、保湿剂、抗氧化剂。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，尤其是涉及一株深海来源的盐单胞菌Halomonassedimenti QX-2^T产四氢嘧啶生物合成基因簇及其应用。

背景技术

四氢嘧啶(Ectoine)，1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸，首先发现于外硫红螺菌属(Ectothiorhodospira)，并因此而被命名。四氢嘧啶是一种环化的氨基酸，是一类广泛存在于细菌中的相容性溶质，尤其是在极端微生物嗜盐菌或耐盐菌中存在。极端微生物由于其特殊的生存环境，形成独特的环境适应机制；因此为了适应环境而会产生多种次级代谢产物，极端的高盐环境具有较高的环境渗透压，一般细胞由于难以承受极端的渗透压而会裂解死亡。而耐嗜盐菌由于会产生次级代谢产物四氢嘧啶等物质，可以维持渗透压以及细胞的稳定性，所以耐嗜盐微生物可以在极端的高浓度盐分中得以生存。

四氢嘧啶是细胞中主要的渗透压调节剂，除了调节细胞渗透压，对大分子也有一定稳定作用，此外四氢嘧啶具有多种生物学功能，因此是高档化妆品采用的生物工程制剂之一：1)作为水分结合剂，四氢嘧啶能够长效保湿(7天)，帮助滋润皮肤、重组皮肤细胞膜；2)抗氧化(预防衰老、改善皱纹)，延缓皮肤的过早老化等；3)四氢嘧啶能对抗紫外线对皮肤的伤害，修复紫外线导致的细胞DNA损伤，减少皮肤因紫外线照射形成的晒斑，抑制黑色素的生成；4)抗逆保护作用，缓解皮肤所受的各种压力以及干燥环境所致皮肤老化，表面活性剂引起的皮肤劣化等。四氢嘧啶应用于化妆品领域的优势在于它与细胞内的新陈代谢相容，并不影响细胞的生物大分子功能或生理过程。其不仅是一种重要的渗透压补偿溶质，而且对处于高温、高盐、冷冻、干燥、辐射等不良环境刺激下的细胞和生物大分子有着很好的保护作用。因此，对于四氢嘧啶的基因保护、挖掘具有重要作用。

已经有多项研究结果表明。中度嗜盐菌中四氢嘧啶的合成途径以天冬氨酸半醛(ASA)为前体，共分3步；第一步由L-二氨基丁酸转氨酶(L-Diaminobutyric acidtransaminase，DAT)催化合成L-二氨基丁酸(DABA)，第二步由L-二氨基丁酸乙酰转移酶(L-Diaminobutyric acid transferase，DAA)催化合成N-乙酰-L-2，4二氨基丁酸(ADABA)，第三步由四氢嘧啶合酶(Ectoine synthase，ES)催化合成四氢嘧啶，相关酶系DAT、DAA和ES的合成基因分别为ectB、ectA、ectC。由于四氢嘧啶有一个手性分子，很难化学合成，目前还没有研究结果表明ectoine的化学合成，所以只能进行生物合成。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种四氢嘧啶生物合成基因簇。

本发明的另一目的在于提供一种四氢嘧啶生物合成基因簇的应用。

本发明在深海环境样本中分离到一株Halomonas sp.微生物，经过鉴定菌株属于Halomonas sedimenti QX-2^T。该株菌已公开发表，作为一株模式菌株保藏于海洋微生物菌种管理保藏中心(MCCC)以及韩国菌种保藏中心(KCTC)，保藏编号分别为MCCC 1A17876^T，KCTC 82199^T。