[发明专利]一种降低血液尿酸水平的功能基因片段、重组菌株及应用

说明书

本发明公开了一种降低血液尿酸水平的功能基因片段、重组菌株及应用，该基因片段是由FtsP信号肽序列及位于其后的尿酸氧化酶编码基因组成。它能有效增强尿酸氧化酶活性，使其显示出高效降解功能。以上述功能基因为基础，将其引入大肠杆菌EcN基因组表达，构建并获得稳定表达尿酸氧化酶的工程菌株EcN C6，在体内和体外模型中均验证了其具备高效降尿酸的能力，从肠道微生态角度为治疗高尿酸血症提供新思路，拓宽了益生性大肠杆菌EcN在代谢疾病中的应用价值。

技术领域

本发明涉及微生物合成生物学领域，具体地指一种降低血液尿酸水平的功能基因片段、重组菌株及应用。

背景技术

尿酸是嘌呤代谢途径中的关键产物，嘌呤降解到尿酸生成的途径在生物界中高度保守。大多数哺乳动物在肝脏表达尿酸氧化酶，可将尿酸进一步水解为可溶性较高，更易排泄的尿囊素。而高等灵长类动物体内编码尿酸氧化酶的基因则在长期进化过程中失活，因此高等灵长类动物体内尿酸浓度远高于其他哺乳动物水平。

高尿酸血症是机体嘌呤代谢紊乱，尿酸生成过多或肾脏排泄功能障碍，导致尿酸在血液中积累的代谢性疾病，当血尿酸超过其在血液或组织液中的饱和度，则诱发尿酸盐晶体沉积在局部关节处引起风湿性关节炎，即痛风。根据2021年中国高尿酸及痛风趋势白皮书统计，中国高尿酸血症整体发病率达到13.3％，约1.77亿人，痛风患者约1.1％，类似的，痛风病比例在美国达到3.9％，在欧洲达到4.75％，澳大利亚达部分地区达到3.8％，且痛风病的流行率和发生率在世界范围内正在升高，发达国家高于发展中国家，已成为继高血糖、高血压、高血脂之后的“第四高”代谢性疾病，且诸多证据表明高尿酸血症与高血压，糖尿病，代谢综合症密切相关，甚至会加速肾脏疾病及心血管疾病的发生。

肾脏和肠道主要负责尿酸的排泄，尿酸排泄的减少是造成高尿酸血症发展成痛风病的主要原因。人体内大约2/3的尿酸由肾脏负责代谢，其余1/3由肠道微生物清除，又称作尿酸降解过程。一些肠道有机体可将嘌呤作为氮源使用，如酵母，枯草芽孢杆菌，肺炎克雷伯等菌，都有依赖氧的尿酸分解代谢途径，可以将尿酸降解为氨。近年来随着高尿酸血症致病机理的深入研究，揭示了肠道微生物在高尿酸高血症发生发展中起到关键作用，肠道不仅是尿酸的重要合成池，更尿酸的降解池。研究表明，血清中尿酸水平与肠道中尿酸水平呈现明显正相关，降低肠道中尿酸水平可有效缓解高尿酸血症。

目前针对痛风的治疗药物主要还是靶向肾脏和肝脏，通过抑制黄嘌呤氧化酶减少体内尿酸的生成，例如别嘌呤醇和非布索坦；或促进尿酸随尿液排泄，减少肾小管重吸收，例如丙磺舒等；但这些药物还存在较大的副作用，且仅限于少部分痛风患者使用，对于占据大比例的无症状高尿酸血症人群依然无法周顾，因此目前依旧缺乏一套安全的另辟蹊径的降尿酸方式。在此背景下，针对高尿酸血症的生物疗法应运而生，外源引入有活性的尿酸氧化酶，成为了治疗高尿酸血症的新思路。临床数据表明，培戈洛酶，拉布立酶，普瑞凯希等改造后的尿酸氧化酶，以注射的方式在治疗顽固性痛风疾病方面表现卓越，但是蛋白所造成的严重过敏反应和注射反应是限制其使用的根本因素，被FDA给与黑框警告，因此，针对尿酸氧化酶生物疗法的递送方式还存在较大的挑战。近年来，随着肠道微生物在尿酸降解过程中发挥作用的深入研究，有研究发现通过口服尿酸氧化酶的方式就可降低高尿酸血症大鼠的血清尿酸值(SUA)，且此类递送方式较注射更为安全，但如此治疗方式需要大量的尿酸氧化酶蛋白，成本较高，且尿酸氧化酶在肠道复杂微生态中发挥功能并未达到最大化，因此如何在肠道环境递送尿酸氧化酶依旧有待解决。