[发明专利]单萜合酶、基因工程菌株及其应用

说明书

本发明公开了桉叶素合酶基因、重组酿酒酵母及其构建方法和应用。该重组酿酒酵母的构建方法，包括：将氨基酸序列为SEQ ID No.10、11、12或13所示的单萜合酶的编码基因导入酿酒酵母，得到产桉叶素的重组酿酒酵母。本发明为单萜的生物合成方面提供有力菌株及研究基础，对高活性单萜合成酶的挖掘具有重要意义。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其是涉及单萜合酶、基因工程菌株及其应用。

背景技术

单萜类化合物是分子中含有两分子异戊二烯单位的萜烯及其衍生物。按其结构分类包括：无环单萜，单环单萜，多环单萜。桉叶素（1，8-cineol）是一种单萜烯氧化物，是桉树精油的主要成分。因其药用价值及其在食品、化妆品、能源工业中存在的巨大应用潜力，吸引了广泛关注。

目前，单萜类化合物主要通过从天然植物中提取或者化学合成得到，但是这些方法产率低，高度依赖原料的可利用性。同时，产生的废弃物成分复杂，污染环境，给后续处理带来困难。随着合成生物学技术和代谢工程的发展，改造微生物使其成为高附加值化学品合成的细胞工厂，为萜类化合物的合成开辟了绿色清洁生产的新途径。

单萜合酶是影响萜类物质生物合成的关键因素之一。当前挖掘的单萜合酶催化活性低，使单萜微生物合成的应用受到限制（Leferink NGH, Jervis AJ, Zebec Z, ToogoodHS, Hay S, Takano E, Scrutton NS. A 'Plug and Play' Platform for theProduction of Diverse Monoterpene Hydrocarbon Scaffolds in Escherichia coli.ChemistrySelect. 2016 Jun 21;1(9):1893-1896. doi: 10.1002/slct.201600563.PMID: 29756025; PMCID: PMC5947754.；Lei D, Qiu Z, Qiao J, Zhao GR. Plasticityengineering of plant monoterpene synthases and application for microbialproduction of monoterpenoids. Biotechnol Biofuels. 2021 Jun 30;14(1):147.doi: 10.1186/s13068-021-01998-8. PMID: 34193244; PMCID: PMC8247113.）。

因此，优良单萜合酶的挖掘与获得将对推进单萜生物合成具有重要意义。

发明内容

本发明提供单萜合酶，以及利用该酶生产桉叶素的应用。

本发明的一个目的在于提供单萜合酶。

本发明的第一方面涉及单萜合酶，其含有选自如下所示的氨基酸序列之一：

a)SEQ ID NO：10至SEQ ID NO：13；

b)与a)中所示序列具有至少70％同一性，优选至少80％同一性，至少90％同一性，至少95％同一性，更优选至少99%同一性，仍然具有所述功能。

本发明还提供编码上述单萜合酶的核酸。

本发明还提供表达上述单萜合酶的基因工程菌，其包含编码所述单萜合酶的核酸。

根据本发明的实施方案，所述基因工程菌是将所述核酸构建表达框，再导入宿主菌中得到的重组菌株。

本发明的一个目的是提供产单萜物质的重组酿酒酵母的构建方法。

本发明提供了一种产单萜物质的重组酿酒酵母的构建方法，包括：将单萜合成酶基因导入酿酒酵母，得到产单萜的重组酿酒酵母。

例如，所述酿酒酵母为能够积累单萜合成前体牻牛儿基二磷酸盐（GPP）的酿酒酵母。