[发明专利]一种产斑蝥黄工程菌及其构建方法和应用

说明书

本发明属于生物技术领域，公开了一种产斑蝥黄基因工程菌及其构建方法和应用。所述基因工程菌是通过在解脂耶氏酵母MYA‑2613中导入卷枝毛霉β‑胡萝卜素合成基因carB及carRP、解脂耶氏酵母基因GGS1及tHMGR，获得产β‑胡萝卜素工程菌，然后在此基础上表达两个拷贝的β‑胡萝卜素酮化酶基因BSW，将β‑胡萝卜素转化为斑蝥黄，并通过增加carB、carRP、GGS1及tHMGR拷贝数进一步提高斑蝥黄水平。产斑蝥黄工程菌如MC‑CTX4的斑蝥黄产量达到3.5g/L，是优良的斑蝥黄高产菌，实现碳源和氮源快速导向目标代谢产物斑蝥黄的目的，具有广泛的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种产斑蝥黄工程菌及其构建方法和应用，属于生物技术领域。

背景技术

斑蝥黄(Canthaxanthin)又称角黄素，分子式为C₄₀H₅₂O₂，分子量为564.84，属于类胡萝卜素的一种，其淬灭自由基的能力是β-胡萝卜素的近2倍，是维生素E的近50倍。斑蝥黄最早由Haxo于1950年从一种可食用蘑菇中提取获得，后被瑞士Roche公司化学合成并用作饲料添加剂，1984年又被美国FDA及WHO列入食品添加剂名录并制定了相应的质量标准。除了具有出色的着色能力，斑蝥黄还具有抗癌、抗氧化、提高免疫力、保护皮肤和骨骼健康等多种生理功能，目前已被广泛应用于动物饲料、食品、化妆品、医药等领域。

斑蝥黄可以通过天然原料提取、化学合成及生物发酵等方式获得。天然原料提取法主要从甲壳类、藻类等原材料中提取获得斑蝥黄，但是由于上述各类原料中的斑蝥黄含量都很低，提取成本高，尚无法用于规模化工业生产。化学合成法虽然是目前斑蝥黄生产的主要方式，但面临环境污染大、三废处理成本高等问题。生物发酵法主要利用能合成斑蝥黄的细菌、真菌、藻类等来发酵获得斑蝥黄，具有环境污染少、生物安全性高、生产周期短、可连续生产等优点，是实现斑蝥黄绿色可持续生产的重要方式。

在生物体内，斑蝥黄是β-胡萝卜素合成的延续，通过β-胡萝卜素酮化酶的作用在β-胡萝卜素C4、C4′位点进行酮基化而形成。目前已报道的可以产生斑蝥黄的生物包括真菌Aspergillus carbonarius、Cantharellus cinnabarinus、Xanthophyllomycesdendrorhous，细菌Bradyrhizobium sp.、Brevibacterium sp.、Dietzia sp.、Gordoniajacobaea、Micrococcus roseus、Paracoccus schoinia，古菌Haloferax alexandrinesTMT，藻类Asterarcys quadricellulare、Botryococcus braunii、Chlorella emersonii、Chlorella zofingiensis、Haematococcus pluvialis等(Rebelo B A,Farrona S,VenturaM R,et al.Canthaxanthin,a Red-Hot Carotenoid:Applications,Synthesis,andBiosynthetic Evolution[J].Plants,2020,9(8):1039.)。然而，这些天然生物的斑蝥黄产量通常都较低，且有大量其它类胡萝卜素积累，发酵获得高纯度斑蝥黄困难。