工程釀酒酵母高效合成人參皂苷Ro
本發明達到的技術效果為工程化釀酒酵母菌可實現無需添加異源前體物或底物僅通過培養微生物即可從頭合成高效人參皂苷Ro、竹節參皂苷Ⅳa、姜狀三七苷R1等三種齊墩果烷型稀有人參皂苷以及金盞花苷E。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、技術分析
人參皂苷Ro 是人參的主要活性成分之一,具有多種藥理、生理活性,在人參中含量較低(約0.4%),無法滿足日益增長的市場需求,而利用微生物從頭合成人參皂苷Ro則可以有效解決該問題,顛覆傳統的獲取方式,然而合成途徑未知,目前尚未有利用微生物從頭合成的報道。
本發明技術方案:1.通過生物信息學分析,對現有數據庫中的多種植物基因組、轉錄組數據進行分析和比對,初步篩選候選基因,再結合前期經驗和實驗基礎通過進化樹分析、同源建模、分子對接、保守序列分析等手段,確定最終的候選基因;2.通過酶工程等手段,對候選基因進行重組表達、體外酶活驗證、底物譜驗證等,挑選最合適的酶;3.通過合成生物學、代謝工程、分子生物學相關技術手段,對相關酶進行質粒構建、底盤宿主代謝網絡調控、異源途徑整合,最終成功構建人參皂苷Ro微生物細胞工廠。
本發明解決了人參皂苷Ro天然代謝途徑未知、異源途徑與底盤宿主適配性、已報道相關酶活性低等關鍵技術問題。本發明達到的技術效果為工程化釀酒酵母菌可實現無需添加異源前體物或底物僅通過培養微生物即可從頭合成高效人參皂苷Ro、竹節參皂苷Ⅳa、姜狀三七苷R1等三種齊墩果烷型稀有人參皂苷以及金盞花苷E。
本發明創新點包括:1.通過基因挖掘手段獲得的關鍵酶性能遠遠優于已報道的酶;2.通過基因挖掘手段獲得的多個關鍵酶,實現了人參皂苷Ro的合成途徑構建;3.首次實現了利用微生物從頭合成人參皂苷Ro、竹節參皂苷Ⅳa、姜狀三七苷R1等三種齊墩果烷型稀有人參皂苷以及金盞花苷E。
齊墩果烷型稀有人參皂苷,由于其豐富且具備一定特殊性的藥理、生理活性,可作為現有人參皂苷市場的強力補充,應用前景廣闊。而其天然含量極低,利用微生物對其進行從頭合成可大大降低生產成本與產物分離純化難度,減少有機試劑用量,不依賴植物種植,周期更短,符合國家綠了環保、可持續發展的硬性要求,微生物綠色制造是當前的政策導向也是發展的必然趨勢。
北京理工大學
2022-08-17