[发明专利]一种虾青素合成酶突变体及其应用

说明书

本发明公开了一种虾青素合成酶突变体SEQ ID NO:5，与野生型虾青素合成酶SEQ ID NO:3相比，其促进虾青素合成的能力显著提升，能够用于虾青素生产菌比如红发夫酵母的改造。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及一种虾青素合成酶突变体及其在提高微生物生产菌、尤其是红发夫酵母生产虾青素能力中的用途。

背景技术

虾青素化学名为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝卜素，是一种脂溶性酮式类胡萝卜素，它广泛存在于虾、蟹、鱼、鸟、某些藻类及真菌等生物中。虾青素具有极强的抗氧化能力，其抗氧化性是β-胡萝卜素的10倍(Antioxidant activities of astaxanthinand related carotenoids.Journal of Agricultural and Food Chemistry 2000,48(4):1150-1154)，可以清除二氧化氮、二硫化物等，也可以有效地抑制自由基引起的脂质过氧化作用。它具有多种生物活性，包括抗肿瘤作用、抗炎性和提高免疫力等功效(Antitumoractivity of astaxanthin and its mode of action.Nutrition and Cancer-aninternational journal 2000,36(1):59-65)。此外，在治疗心血管疾病、神经系统疾病和糖尿病等方面，虾青素也具备潜在应用价值。近年来，虾青素在保健品、医药、化妆品、食品添加剂以及水产养殖等方面需求持续上涨，预计2025年全球市场规模达到25.7亿美元(Metabolic engineering of Escherichia coli for high-level astaxanthinproduction with high productivity.Metabolic Engineering 2018,49:105-115)。

化学合成的虾青素主要用作饲料添加剂，不能供人使用。天然虾青素可供人使用，但产量低，远不能满足市场需求，而且价格昂贵。虾、蟹等甲壳类水产品废弃物是虾青素来源之一，但原料大批量收集存在一定困难。目前，通过藻类或酵母发酵合成虾青素是国内外的研究热点，具有极好的开发前景。

红发夫酵母(Phaffia rhodozyma或者Xanthophyllomyces dendrorhous)是合成类胡萝卜素的天然宿主之一，其中虾青素的占比能够达到85％以上，被认为是重要的虾青素工业化生产的细胞工厂。但是，野生型红发夫酵母中虾青素含量低于细胞干重的1％，需要改造以提高虾青素产量。

发明内容

为了提高红发夫酵母的虾青素生产能力，发明人将来源于红发夫酵母的野生虾青素合成酶基因转入红发夫酵母中，利用随机突变及高通量筛选的方法获得了虾青素产量提高的突变菌株，研究发现是虾青素合成酶发生了突变。通过将回补实验将突变体基因转入，转化子的虾青素产量有明显提高，证实了该突变酶能够促进红发夫酵母生产虾青素。具体而言，本发明包括如下技术方案。

本发明的第一个方面提供了一种虾青素合成酶，其为选自下组的多肽：

(1)氨基酸序列为SEQ ID NO:5的多肽；

(2)与SEQ ID NO:5有90％以上同源性、优选95％以上、优选96％以上、优选97％以上、优选98％以上、更优选99％以上同源性、且酶活力相比SEQ ID NO:5提高的多肽。