摘要: 红景天苷是红景天属植物的有效活性成分,具有抗炎、抗辐射、抗氧化、促进癌细胞凋亡等有益作用。植物提取由于资源少、含量低、提取不易等原因难以进行大规模的工业化生产,而化学合成法因大量使用有机溶剂、产生大量的危险废弃物、易造成环境污染等问题也不适用于红景天苷的合成。酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)具有生长速度快、抗逆性强、遗传背景清楚及食品安全等优点,是发酵中最常用的微生物种类之一。

        本论文利用生物合成法,以提高红景天苷合成量为目标,对提高酿酒酵母体内酪醇(红景天苷前体物)合成量、提高酿酒酵母的酪醇转化率两个方面进行了研究。此外还构建了体外酶合成体系,通过体外酶反应合成红景天苷。为了提高酿酒酵母体内酪醇的合成量,本实验研究了来自变形链球菌(Streptococcus mutans UA159)、新鞘氨醇菌(Novosphingobium sp.PP1Y)和大肠杆菌(Escherichia coli)三种细菌的预苯酸脱氢酶(PDHs)(EC 1.3.1.12/EC 1.3.1.13)导入后的酪醇合成量,并检测了外源PDH的转录水平。实验发现,尽管外源的PDH转录水平都比对照基因高,但是并未能有效地提高酪醇的产量。对照株B2-1及导入了含外源PDH质粒的转化株B2-1Sm、B2-1Np、B2-1Ec的酪醇合成量分别为 100.80 mg/L、80.82 mg/L、85.30 mg/L、82.20 mg/L。红景天苷在以酪醇为底物进行生物合成时,需要糖基转移酶的参与。其由葡糖基转移酶将供体的葡糖基转移至酪醇的醇羟基上合成。

        本实验将来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)与红景天(Rhodiola sachalinensis)的尿苷二磷酸葡糖转移酶(UGTs):UGT85A1、UGT73B6M264K/V361T/T3731/G376S导入代谢工程改造后的酿酒酵母,构建得到具有合成红景天苷合成能力的酿酒酵母BH1、BH2,并对培养条件进行了探究以提高红景天苷合成量。当酪醇添加量为5 mM时,导入UGT85A1的酿酒酵母BH1中,3%葡萄糖的培养条件下合成了 53.54mg/L红景天苷,导入UGT73B6M264K/V361T/T3731/G376 的 BH2 则获得了 25.33 mg/L 的红景天苷合成量。当葡萄糖浓度为2%时,在10 mM酪醇的添加条件下,BH1合成了 28.15 mg/L的红景天苷。此外本实验还尝试以蔗糖与酪醇为底物,在拟南芥来源的糖基转移酶UGT85A1与拟南芥来源的蔗糖合酶SUS1的催化下构建了体外酶反应合成红景天苷。当底物蔗糖与酪醇过量供应时,添加100 mg/L的尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-G)和 10 mM Mg2+可获得 1334.10 mg/L 红景天苷。

黄秋岚

山东大学

        链接: https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=1020137868.nh&DbName=CMFD2021