CN116083462A - 一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株 - Google Patents

一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株,所述萜类化合物包括倍半萜、二萜和二倍半萜中的至少一种;所述萜类合酶包括20个基因,获得了包含萜类合酶的质粒库以及菌株库。本发明对获得的菌株库进行发酵及检测,获得包括50个萜类化合物在内的产物库。本发明筛选的萜类合酶基因能够产生倍半萜、二萜及二倍半萜化合物等,丰富了萜类天然产物的种类和库容量。

Description

一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域,特别涉及一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株。
背景技术
萜类化合物是自然界中存在较为广泛的一类天然产物,其数量超过120000多种,并广泛分布于细菌、真菌、植物和其他真核生物中。萜类化合物的生物合成,可由不同类型的萜类环化酶催化异戊二烯单元得到不同链长且结构多样的萜类化合物,具体可分为单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜和四萜等,其相应萜类骨架化合物分子式为C10H16,C15H24,C20H32,C25H40,C30H48,C35H56。在此基础上,萜类骨架化合物还可以经过后续细胞色素P450酶和一些后修饰酶的催化,得到一些结构更为丰富、活性更为多样的萜类产物。萜类化合物因其丰富的生活学功能,在日常生活中得到广泛的应用。如临床上使用且荣获2015年诺贝尔化学奖的抗疟剂药物青蒿素,抗癌明星药物紫杉醇等;用作诸如保健品等产品中具有显著抗氧化活性的番茄红素和虾青素等;具有抗菌作用且作为原料药生产兽用抗生素的萜类前体化合物截短侧耳素等。除去这些已经开发成药物或者营养品的萜类化合物,研究员还发现了许多具有良好生物学功能的萜类化合物,比如具有抗炎活性的二倍半萜化合物MangicolA;具有抗过敏作用的三萜皂苷类化合物等。同时,还有一些常用作香精香料行业的倍半萜化合物诺卡酮和薄荷醇等。由此可见,萜类化合物种类多,作用广,在日常生活中扮演着重要的作用,在医疗、化妆品、保健品和科学研究中,受到了广泛的关注。
除去那些已经发现的萜类化合物,自然界中还蕴藏着丰富的萜类化合物生物合成资源,留待科研人员去挖掘。因此,寻求高效的萜类化合物发现方法,来推进这一研究领域的进程,显得尤为重要。
发明内容
本发明目的是提供一种萜类骨架的萜类合酶基因,其表达载体和重组微生物菌株,以真菌萜类产物为研究目标,以公认的安全菌株米曲霉(Aspergillus oryzae)为异源表达宿主,基于自动化高通量平台,对萜类合酶基因进行规模化异源重构及功能表征,提高了萜类合酶研究的通量,丰富了萜类产物种类,加速了天然产物生物合成领域研究进程。
在本发明的第一方面,提供了一种萜类合酶基因,所述萜类化合物包括倍半萜、二萜和二倍半萜中的至少一种;
所述萜类合酶基因包括以下20个基因中的至少一个;
基因1:FgJ01056基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示;
基因2:FgJ03939基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;
基因3:FgJ03982基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示;
基因4:FgJ04421基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示;
基因5:FgJ07623基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示;
基因6:FgJ09080基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示;
基因7:FgJ09920基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示;
基因8:Cgl01792基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.8所示;
基因9:Cgl02525基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示;
基因10:Cgl05727基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.10所示;
基因11:Cgl05950基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.11所示;
基因12:Cgl10228基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.12所示;
基因13:Cgl12623基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.13所示;
基因14:Cgl13742基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.14所示;
基因15:AF05005基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.15所示;
基因16:Tvi02670基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.16所示;
基因17:Tvi03689基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.17所示;
基因18:Tvi09335基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.18所示;
基因19:Tvi09626基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.19所示;
基因20:Tvi11551基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.20所示;
在本发明的第二方面,提供了一种萜类合酶基因的表达盒,所述表达盒含有所述的萜类合酶基因。
进一步地,所述表达盒还含有启动子和终止子,所述启动子包括PhlyA、PamyB和PglaA中的一种,所述终止子包括TagdA、TamyB和TniaD中的一种。
在本发明的第三方面,提供了一种萜类合酶基因的表达载体,所述表达载体含所述的表达盒。
在本发明的第四方面,提供了一种萜类合酶基因的重组微生物菌株,所述重组微生物菌株含有所述的表达载体。
进一步地,所述微生物包括米曲霉、大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母、芽孢杆菌、构巢曲霉、黑曲霉、粗糙脉孢菌、交链格孢菌或镰刀菌中的一种。
在本发明的第五方面,提供了一种萜类化合物的生物合成方法,所述方法包括:
构建异源合成倍半萜、二萜或者二倍半萜萜类合酶的微生物突变株;
将所述微生物突变株发酵,获得发酵培养物;
将所述发酵培养物萃取、进行GC-MS检测。
进一步地,所述微生物突变株为米曲霉、大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母、芽孢杆菌、米曲霉、构巢曲霉、黑曲霉、粗糙脉孢菌、交链格孢菌或镰刀菌中任一种。
在本发明的第六方面,提供了一种香叶基香叶基二磷酸合酶,其核苷酸序列如SEQID NO.21所示。
在本发明的第七方面,提供了一种编码香叶基香叶基二磷酸合酶的核酸分子,所述核酸分子为Tvi11549基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.21所示。
本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本发明提供的一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株,以真菌萜类产物为研究目标,以公认的安全菌株米曲霉(Aspergillus oryzae)为异源表达宿主,基于自动化高通量平台,对萜类合酶规模化异源重构及功能表征,提高了萜类合酶研究的通量,丰富了萜类产物种类,加速了天然产物生物合成领域研究进程;具体地:
(1)本发明中优选地以米曲霉作为优势表达宿主,通过理性设计,基于搭建的自动化高通量平台,在其体内高效地异源重构了20个萜类合酶,获得了包含20个菌株在内的菌株库;
(2)本发明通过对菌株库高通量发酵培养和检测,获得了包含50个产物在内的萜类化合物库。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的菌株AO-Y21、AO-Y34和AO-Y36的产物GC/MS检测图谱;
图2为本发明的菌株AO-Y40、AO-Y63、AO-Y71、AO-Y75和AO-Y77的产物GC/MS检测图谱;
图3为本发明的菌株AO-Y81、AO-Y85、AO-Y94、AO-Y115、AO-Y125、AO-Y146、AO-Y165和AO-Y175的产物GC/MS检测图谱;
图4为本发明的菌株AO-Y179、AO-Y185、AO-Y190和AO-Y197的产物GC/MS检测图谱。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
第一部分,本发明通过生物信息学分析,最终锁定了20个能够合成倍半萜、二萜或二倍半萜化合物的萜类合酶基因。
第二部分,本发明扩增获得所述20个萜类合酶基因、启动子、终止子、线性载体片段并采用酵母组装方法,用自动化移液工作站方法转入酿酒酵母,后提取质粒,获得质粒库。
第三部分,本发明将上述获得的质粒库,基于自动化平台,转化到微生物菌株中,获得微生物菌株库。所述微生物不局限于米曲霉,包括米曲霉、大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母、芽孢杆菌、构巢曲霉、黑曲霉、粗糙脉孢菌、交链格孢菌或镰刀菌中任一种。
第四部分,本发明将上述中获得的微生物菌株库发酵、检测,根据NIST数据库比对分析,获得萜类化合物库。
下面将结合实施例及实验数据对本申请的一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株进行详细说明。
实施例1、萜类合酶生物信息学分析
基于AntiSMASH软件,对5种不同来源的丝状真菌禾谷镰刀菌J1-012(Fusariumgraminearum J1-012)、胶孢炭疽菌ES026(Colletotrichum gloeosporioides ES026)、交格链孢菌(Alternaria alternata TPF6)、绿色木霉(Trichoderma viride J1-030)和黄柄曲霉(Aspergillusflavipes)中的萜类合酶基因进行生物信息学分析。通过对预测基因中的第一步催化酶萜类合酶的保守结构域(I型萜类合酶DDXXD/E,II型萜类合酶DXDD)进一步分析,去除无保守结构域及功能结构域不完整的基因,最终锁定了20个能够合成倍半萜、二萜或二倍半萜化合物的基因,所示20个基因的核苷酸序列分别为SEQ ID NO.1-SEQ IDNO.20所示;具体列表如表1(图1)。此外,还发现了Tvi11549基因,编码香叶基香叶基二磷酸合酶,其核苷酸序列如SEQ ID NO.21所示。
表1
Figure BDA0003340336440000051
Figure BDA0003340336440000061
实施例2、构建过表达载体
1、重组片段高通量扩增
构建重组质粒库所需的DNA片段均通过PCR扩增获得。扩增所需的Phusion高保真DNA聚合酶购于NEB公司(New England Biolabs,NEB),Prime STAR GXL DNA聚合酶购于TaKaRa公司(TaKaRa Bio,Inc.,Shiga,Japan)。PCR引物购于金斯瑞生物科技有限公司。扩增片段PCR纯化所用的磁珠购于诺唯赞生物科技有限公司(N411-01,Vazyme)。
所有功能基因均从5株丝状真菌禾谷镰刀菌J1-012(Fusarium graminearum J1-012)、胶孢炭疽菌ES026(Colletotrichum gloeosporioides ES026)、交格链孢菌(Alternaria alternata TPF6)、绿色木霉(Trichoderma viride J1-030)和黄柄曲霉(Aspergillusflavipes)基因组扩增获得,所用的启动子(PhlyA、PamyB、PglaA)和终止子(TagdA、TamyB、TniaD)分别从质粒pSC19(含PhlyA)、pTAex3-optimized(含PamyB和TamyB)、pGB98(含PglaA,参考文献doi:https://doi.org/10.1002/biot.201600697)、pYJ177(含TagdA)和pGB127(含TniaD)中扩增获得,载体片段分别从质粒pTAex3-optimized、pUSA-optimized和pAdeA-optimized中扩增获得,扩增所需的引物如表2所示。所有功能基因、启动子、终止子及载体序列的5’-端和3’-端均含有40bp碱基的重叠片段,以便后续利用酿酒酵母内在重组能力组装获得质粒库。
其中,启动子PhlyA、PamyB、PglaA的核苷酸序列分别如SEQ ID NO.22-24所示;终止子TagdA、TamyB、TniaD的核苷酸序列分别如SEQ ID NO.25-27所示。pTAex3-optimized载体的核苷酸序列如SEQ ID NO.28所示,pUSA-optimized载体的核苷酸序列如SEQ ID NO.29所示,pAdeA-optimized载体的核苷酸序列如SEQ ID NO.30所示。
2、酵母组装构建重组质粒库
重组质粒构建主要采用酵母组装(Yeast assembly)方法。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae CEN.PK2-1D,EUROSCARF)(基因型MATaura3-52trp1-289leu2-3112his3Δ1MAL2-8C SUC2)用作同源重组的实验菌株,采用优化的醋酸锂/聚乙二醇(LiAc/PEG)化学转化法构建重组质粒。
将上述中获得的构建每个重组质粒所需的编码序列、启动子、终止子和线性载体片段各取300ng,混合备用(总体积10μL)。用自动化移液工作站中的MP20096-Tip机械臂移取上述10μLDNA混合液至含有酿酒酵母感受态细胞的96孔深孔板中(100μL/孔),随后依次加入煮沸的鱼精DNA(20μL/孔)和LiAc/TE/40%PEG4000溶液(700μL/孔),设置“aspirate”程序,吹吸混匀,30℃培养箱孵育30min。取出培养孔板,加入DMSO(88μL/孔),吹吸混匀,将培养板转移到42℃培养箱热激8min,1500rpm离心5min,弃去上清液,加入1mL YPD培养基重悬菌体,转移培养板至30℃培养箱孵育60min。取出培养板,1500rpm离心5min,弃去上清液,加入1mLTE溶液洗一遍菌体,1500rpm离心5min,弃去部分上清,余下约100μL的TE溶液重悬菌体,吸取菌液加入到含有1mL尿嘧啶缺陷型的固体培养基(SC-Ura)的96孔深孔板,转移培养板至震荡模块,设置shake程序30s,使菌液均匀涂布于固体培养基。转移培养板至30℃培养箱培养3天。待菌体长出后,转接到SC-Ura的液体培养基培养,提取酵母质粒。
具体地,本发明实施例构建的过表达载体如下:
以下质粒构建均采用酵母组装方法,选用的酵母宿主为所述的CEN.PK2-1D。AaTgenome,FgJ genome,Cgl genome,Tvi genome和AF genome分别代表是Alternariaalternate TPF6,Fusarium graminearum J1-012,Trichoderma viride J1-030,Colletotrichum gloeosporioides ES026和Aspergillus flavipes的基因组。
pYJ337质粒构建:分别以pGB381、pYJ177、Tvi genome、pYJ177为模板,用引物对P81/P84、P82/P77、P78/P79、P80/P83分别扩增片段pYJ337-F1、pYJ337-F2、pYJ337-F3、pYJ337-F4,以上4个片段进行酵母组装得到质粒pYJ337。
pGB365质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P2/P1、P4/P3分别扩增片段pGB365-F1、pGB365-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB365。
pGB367质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P5/P6、P7/P8分别扩增片段pGB367-F1、pGB367-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB367。
pGB368质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P9/P10、P11/P12分别扩增片段pGB368-F1、pGB368-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB368。
pGB369质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P13/P14、P15/P16分别扩增片段pGB369-F1、pGB369-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB369。
pGB372质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P17/P18、P19/P20分别扩增片段pGB372-F1、pGB372-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB372。
pGB373质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P21/P22、P23/P24分别扩增片段pGB373-F1、pGB373-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB373。
pGB374质粒构建:分别以FgJ genome、pYJ152为模板,用引物对P25/P26、P27/P28分别扩增片段pGB374-F1、pGB374-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB374。
pGB375质粒构建:分别以Tvi genome、pYJ152为模板,用引物对P29/P30、P31/P32分别扩增片段pGB375-F1、pGB375-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB375。
pGB376质粒构建:分别以Tvi genome、pYJ152为模板,用引物对P33/P34、P35/P36分别扩增片段pGB376-F1、pGB376-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB376。
pGB378质粒构建:分别以Tvi genome、pYJ152为模板,用引物对P37/P38、P39/P40分别扩增片段pGB378-F1、pGB378-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB378。
pGB379质粒构建:分别以Tvi genome、pYJ152为模板,用引物对P41/P42、P43/P44分别扩增片段pGB379-F1、pGB379-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB379。
pGB382质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P45/P46、P47/P48分别扩增片段pGB382-F1、pGB382-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB382。
pGB383质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P49/P50、P51/P52分别扩增片段pGB383-F1、pGB383-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB383。
pGB384质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P53/P54、P55/P56分别扩增片段pGB384-F1、pGB384-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB384。
pGB386质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P57/P58、P59/P60分别扩增片段pGB386-F1、pGB386-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB386。
pGB391质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P61/P62、P63/P64分别扩增片段pGB391-F1、pGB391-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB391。
pGB393质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P65/P66、P67/P68分别扩增片段pGB393-F1、pGB393-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB393。
pGB395质粒构建:分别以Cgl genome、pYJ152为模板,用引物对P69/P70、P71/P72分别扩增片段pGB395-F1、pGB395-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB395。
pGB398质粒构建:分别以AF genome、pYJ152为模板,用引物对P73/P74、P75/P76分别扩增片段pGB398-F1、pGB398-F2,以上2个片段进行酵母组装得到质粒pGB398。
表2
Figure BDA0003340336440000101
 
Figure BDA0003340336440000111
Figure BDA0003340336440000121
3、大肠杆菌富集重组质粒
采用CaCl2化学法制备大肠杆菌(Escherichia coli DH10B)感受态细胞。通过自动分液仪将感受态细胞以70μL/孔的量分装到96孔深孔板中。取10μL质粒DNA溶液,加入到E.coli DH10B感受态细胞,4℃培养箱孵育30min。随后,将含有细胞的平板转移到预热的42℃培养箱,孵育3min后,向每孔中加入800μL LB培养基,37℃孵育45min以复苏细胞。随后,将平板转移到离心机,1500g离心8min,收集细胞。弃去部分上清,余下约50μL培养基重悬菌体,涂布到含有氨苄青霉素(Ampicillin,Amp)抗性的LA固体培养基,37℃过夜培养。采用Qpix 460仪器挑取菌体到LB培养基,扩大培养,以富集质粒。获得的质粒通过限制性内切酶酶切验证。
实施例3、合成萜类化合物的米曲霉突变株构建
通过生物信息学分析,本发明确定了5株丝状真菌中的20个萜类合酶,为了充分挖掘这20个萜类合酶的生物合成潜力,本发明将相应的质粒转化到米曲霉宿主Aspergillusoryzae NSAR1,构建了米曲霉突变株筛选库。下述质粒pUSA、pAdeA和pTAex3由日本东京大学IkuroAbe教授赠予。
在菌株构建中,均是采用原生质体转化的方法,基于自动化移液工作站,将含有不同基因的质粒转化到米曲霉中,如表3所示,操作步骤如下:
一、与FgJ01056相关的重组米曲霉菌株
AO-Y21:共转化质粒pGB365/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ01056;
二、与FgJ03939相关的重组米曲霉菌株
AO-Y34:共转化质粒pGB367/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ03939;
三、与FgJ03982相关的重组米曲霉菌株
AO-Y36:共转化质粒pGB368/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ03982;
四、与FgJ04421相关的重组米曲霉菌株
AO-Y40:共转化质粒pGB369/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ04421;
五、与FgJ07623相关的重组米曲霉菌株
AO-Y63:共转化质粒pGB372/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ07623;
六、与FgJ09080相关的重组米曲霉菌株
AO-Y71:共转化质粒pGB373/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ09080;
七、与FgJ09920相关的重组米曲霉菌株
AO-Y75:共转化质粒pGB374/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶FgJ09920;
八、与Cgl01792相关的重组米曲霉菌株
AO-Y77:共转化质粒pGB382/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl01792;
九、与Cgl02525相关的重组米曲霉菌株
AO-Y81:共转化质粒pGB383/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl02525;
十、与Cgl05727相关的重组米曲霉菌株
AO-Y85:共转化质粒pGB384/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl05727;
十一、与Cgl05950相关的重组米曲霉菌株
AO-Y94:共转化质粒pGB386/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl05950;
十二、与Cgl10228相关的重组米曲霉菌株
AO-Y115:共转化质粒pGB391/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl10228;
十三、与Cgl12623相关的重组米曲霉菌株
AO-Y125:共转化质粒pGB393/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl12623;
十四、与Cgl13742相关的重组米曲霉菌株
AO-Y146:共转化质粒pGB395/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Cgl13742;
十五、与AF05005相关的重组米曲霉菌株
AO-Y165:共转化质粒pGB398/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶AF05005;
十六、与Tvi02670相关的重组米曲霉菌株
AO-Y175:共转化质粒pGB375/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Tvi02670;
十七、与Tvi03689相关的重组米曲霉菌株
AO-Y179:共转化质粒pGB376/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Tvi03689;
十八、与Tvi09335相关的重组米曲霉菌株
AO-Y185:共转化质粒pGB378/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Tvi05059;
十九、与Tvi09626相关的重组米曲霉菌株
AO-Y190:共转化质粒pGB379/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Tvi09626;
二十、与Tvi11551相关的重组米曲霉菌株
AO-Y197:共转化质粒pYJ337/pUSA/pAdeA到米曲霉中,包含萜类合酶Tvi11551和GGPPs Tvi11549;
表3
Figure BDA0003340336440000151
实施例4萜类化合物的合成及检测
实施例3中的突变株,都按如下所述培养条件,进行了培养。具体地将实施例3中构建的菌株,转接到含有大米固体培养基的24孔深孔板培养,每个菌株转接6个复孔(每孔含1g大米和1.5mL去离子水),30℃,发酵培养2周。向培养好的24孔深孔板中加入丙酮(5mL/孔),室温下浸泡2h。将上清转移到新的24孔深孔板,向菌体中再加入乙酸乙酯(5mL/孔),室温下浸泡2h。合并丙酮和乙酸乙酯萃取相,将24孔深孔板转移到通风橱,自然挥干,获得粗提物。通过GC/MS检测分析,本发明检测到50个萜类化合物,其对应的GC/MS图谱如图1~图4所示(图1~图4)。
表4
Figure BDA0003340336440000161
综上可知,本发明的萜类骨架的萜类合酶能够成功表达萜类化合物,提高了萜类合酶研究的通量,丰富了萜类产物种类,加速了天然产物生物合成领域研究进程。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
序列表
<110> 武汉大学
<120> 一种萜类合酶基因及其表达盒、表达载体和重组微生物菌株
<160> 30
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1199
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
atgcttgcta caccgaccct gtccaacttc gacaaaccct ctcttccatc ctcggaggga 60
ggtgatcccg cccttgcagc tcgcttgcaa ccactgtatt cgaggtttct cacggatctt 120
gatctacagc cggaatatag acgtcacgaa agcgagaagc ttatggagga ggtgctcaaa 180
tttgcgaaga gtactggtgt acctcatgat ctcaactccc attcctatca aagtctcatg 240
gttggataca catacgccga tgtaagcttt ctttcccttg tatcgactgt ttcaagagct 300
cacaccattt tcagaactgc ctcccatatc atgacattga agtcaaggtt tatgtagcca 360
tctacacatg gctggcaact atttgcgatg acgccgaggc actaggcatc attgatgatg 420
ttcaattgtt cgaacaacgc tttattctcg gagaggaaca gcctacggta tgtttacttt 480
atggctccaa ccccaagtct caaaggcttc aatgtcaaca aaaagctaat caagatgctt 540
aggtcctcct cagggctttt gccgaccaac tcaaactcac ctataagctg taccaccccc 600
ttgttgcgaa tctgattctt tgctcctctc tgaatctgct cacttctaca tcccttgtgg 660
ctcgcaaggg tattaaagaa aagggtgatc atccatcaaa gggaggcaac tacttcgcct 720
ggtacatccg ggaacgggat ggcgtcggtg aagcctattc ctggttcact ttccccaaac 780
gacaattccc cgacctggac attcctatcg aagctattga agatatgaca cgattcattg 840
cctatctcaa tgatgtttta tcgtgagtca gcctgtccta cttggtgagc tttcctattg 900
acatatctat caggttttac aaagagtccc tggctggcga gacacacaac tacatcaacc 960
atacggctgc gtatgagggt gttgattcgg atgctgcgct tcataaaact gctcaagaca 1020
ccatagactg tgcccgccgc attgagagtg ttctcgcagg aaagggcgag tatgagaaag 1080
cgtggcgact tcatgcatcc ggatacctcc aaatgcacgt ccagagaggt cgttacaggc 1140
ttatagaggt gggcgttggt gatgcgccag atgtgcatga agtcatcaag aagatttga 1199
<210> 2
<211> 1280
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
atgcctcaca agcacgttcc tcttagacca gtcaagttga catttgatcc tgtaggatca 60
aacaccctag gtgtgccaac cttggacttt gagtctctgt tccgggaaga cagcgtctct 120
gaggatgccc ctcttgttat ctacccagag gatatgggtg tcccatggaa cacctctctt 180
ccttggacca gacaatccaa gttctgggct tacgccgagg cagctggata tgaaatggcc 240
aacggaatca gccttgacaa ggcatcagag cgtggcacac tacccatgga gttgatggat 300
gagcgtcgca agtggaagat tgatgagcta gttgaggatg ccatctcttg ctgtgcttat 360
ctttacccta catcatctcc taccagattg gcgttgttga cccagtctgt tctgcttcta 420
ttcctccacg acggtatgct gatatgaaac cgcggcgaaa gaagtcaagt actgacatgt 480
gaatacagat gttattgagc gaggagctac tcaaaacgta agaagcctgc tctgcaatct 540
atacaatttg ttcaatatac tgacagatct ttaggaaacc acagtggtag acgaatttct 600
tagcatggct cccaagaaca ggcatcttaa gaaattctgg tcagacgtat tggaatgtga 660
tcccgtcctt ggacctgatc tgctttatgc tatccatgct ttcgtccgtg atggtcgtgt 720
aaagtcaccc tttaagcagg atcactatgc cacattggct gattacatgc tttaccgtcg 780
caatgatgtt ggcaagacgt gagtactttt caaggcatct ttctatcact ttcactgaca 840
atgaactcag atttatgatt gcagctatcc gcttcggctc tggcgtgcaa caaacacgcg 900
aagaacttgc tccctttgac gagcttgctg atctttacgt cagacactca attcttatca 960
acgatctcta ctcgtatgat aaggaggtgc acgaggtcaa gactatcgac gcgtccatcg 1020
tgaacgcagt tgctgtcaca gagcagctcc tttccgtgtc gcctgacctg gccaagaact 1080
taaccagagc tattaccttt gacatggaga aggagtttta cggcatttgt gagaagttta 1140
tgcacagccc tgatatcaac gatcgccagc gcgtgttcgt tactgcgctc tttgatgcgt 1200
tgacaggcaa tatcttccat tctgctactt tgagcagata cgttcgtcac ggcgagagac 1260
cacttccttg caagtgttag 1280
<210> 3
<211> 1187
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
atggaaaact ttcccaccga gtattttctc aacactagcg tgcgccttct cgagtatatt 60
cgataccgag acagcaatta cacccgagag gagcgcatcg agaatttgca ctatgcttac 120
aacaaggctg cccaccactt tgctcagcct cgccaacagc agatgctcaa ggtagaccct 180
aagcgactac aggcttccct ccaaacaatc gttggcatgg ttgtatacag ctgggcaaag 240
gtgtccaaag agtgcatggc ggatctatct attcactaca cctatactct cgttttggat 300
gacagcagcg atgatcccca tcctgccatg ttgaactatt ttgacgacct tcaagccgga 360
cgagagcagg cccatccatg gtgggcactt gtcaacgagc actttcccaa cgtccttcgc 420
cattttggac ctttctgctc attgaacctt atccgtagca ctatggactg taagataccg 480
attctattat tcacccgtat gaagaagcta acggcggtgg aacaacagtt tttgagggat 540
gttggattga gcagtacaac tttggaggat tcccaggatc tgatgactac cctcaattcc 600
ttcgtcgtat gaatggtttg ggtcattgtg ttggggcttc tctatggccc aaggacctgt 660
ttgatgagcg gaagcatttc cttgaaatca cgtcagccgt tgctcagatg gagaactgga 720
tggtttgggt caatgatctc atgtcattct acaaggaatt cgacgatgag cgtgaccaaa 780
tcagtctggt caagaacttt gtcacctgcc atgagatcac tctggatgaa gctttggaga 840
agctcaccca ggaaacccta cactcgtcta agcagatggt tgctgtcttc tcggacaagg 900
accctcaggt gatggacacg attgagtgtt tcatgcatgg ctacgtcacg tggcacttgt 960
gcgacgctcg ataccgcctc catgagattt atgaaaaggt caaggatcag gatacagagg 1020
acgccaagaa gttctgcaag ttctttgagc aggcggccaa tgtcggcgcc gttgcaccct 1080
cggagtgggc ttatccacaa gttgcacaac tggcaaacgt tcgggccaag gacgatgtga 1140
aggaggctca gaagcccatc ctaagttcaa ttgagctagt ggagtaa 1187
<210> 4
<211> 1593
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
atgcacgtga caaccacaaa gcagaacaag actacggtca tactgccaga cctgttcaaa 60
ggtttcgttg ttcagactcc tcgtgtcaac aaagattacg aggcagtcaa accaatctcg 120
gaacaatggc tctcagagta agatgaacat gaagttgtgt tgaaattata ctgacacaaa 180
ccaggaaatg ccagttctct cctcggatga aaaaaagagt cgagttctgt gactttgctc 240
tattcatctc tatcacagct cctgatgcac ctcaagacaa actcaagact atgtgtgatt 300
ggggtaactg ggtaagaact ctcttcatca ttcacatgta caaaactaat tcaaaatctc 360
taggtctttc cttttgatga ctgtaggtga cattgatatt tgtgaaggaa atcaactgaa 420
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tacaggctca cgatgacatc tttcgaagag tatcagaggt aggcacaagt ccttatatga 600
atatgacaac cgctaacttg aaatcttgaa gggttcaaca gctggtatgt ttggatcttg 660
tctatcccgt ccgtgaatta actaatatga tacaggcgct cggacgagat ttgctctcgc 720
tatgagagac tacacagatg gcgtgatcca ccatgtcaag cattactcgt cgagcagtat 780
tccaagcatc gaagagatgc ttcatactcg gagattatcg tctggtgtca cacctttgta 840
tcatctagtg gaatttgctc atgatatccg actacctgat gaggtgtttg agaatcctgt 900
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tttcaatggt tatcgctgac tgacgtgact ctgcagtgcc aatgatattt tatcctacag 1020
aaaagaagag gtaagacatg attatggttg tgataggact cgtatctgac agtgtataga 1080
atgacgattc tcccttcagc atggttgcct cttgtcgagc ggctgggcaa tctcctcaag 1140
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tagctgagct gccaagctgg gggccagaaa ttgacgctca agtggcaaga tatgtcgagg 1260
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caacagcagc agcagcagcg acagcgccgt gcagccaaca tgcattcagg tcaatggtca 1500
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atttgtcact ttgccgtagt tagtcggcaa tga 1593
<210> 5
<211> 1110
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
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cttggagcta attacaaact acgacgacat aagttcgaac acctagctga cactggatgt 120
cacaaagcaa ggtcagattg ggtaaaatac attggccctc ttactgaatt cggaggctgc 180
aatcacatca acgggaattt ctctgctgta gtgttgccat tgtgcagacc tgaccgcctg 240
gagcttatag catatgtact cgaatgtaag tcaaagaaag caattggtag ggttctaacg 300
ctaacaataa agtcgcattt cttcatgatt ccgttctcga gtcagaaaac acgtctccgg 360
tatgttatgg cagatctagc agcctaggtt ccggttctgc taataatggt tgcaggaatc 420
cgaagtgcaa gccgaggctg gtctacgcct cttatatgaa cgatgcataa gtcgactctt 480
gcagacagac gaagtatgcg ccaaaaagat tgcaaagacg tggaaagacg cgatcaacac 540
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gattgatact ggtgcaccgt acgtttaaga tgcttctaga tggctgctaa aaatcgacta 660
atattagaaa ctaggttcgt cgaggccctc atgctttttg gattgggcat gtcgctttca 720
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cgccatcatg agcacgttaa accactagtc gatcaagcgg tcgatcgcat ggcactaaaa 180
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acacaagtgt gtattctgct gagcttgttg aacgatgtgt tatcgttgaa gaaggagttg 780
cagacagatt gtgtcattaa tgctgttgct gcaatgatgg agccaagcac gacgttggat 840
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tag 1023
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tggagaatgt accactccct cagttctcaa taacagtacc agtaccacta acagcaatga 5580
aagggaatcc ccgagaaagg catcctccta actctatgca cgaaaacctg gttcaagatc 5640
ctctccgaca aaatcccctc tctccgcacc cacttcctca ccctcgacct cccgcctcag 5700
atccccgagt cgttgcgtcc cgtcctccag aacagaagca tgcaggtgcg caagctgaag 5760
atcctcccca ttgaggccat cgtccgcggt tacatcaccg gttccgcctg gaacgagtac 5820
aagaaatccg gcaccgtgca cgggatcaag gtcgccgagg gtctgaggga gagcgaggcc 5880
ttccctgatg gtcctattta cactcccagt accaaggcgg agcagggcga gcatgatgag 5940
aacattcatc cggatcaggg tatgttctat ctatatctcc gtttcttccc gggttccgat 6000
ttcggaggca gtggttgatt tgccttgttt aattctcttt tctcttctct ctttttttta 6060
aaaaaatatg tggctgtaga ttattggcta attgtttggt gctgtagctg tcgctattgt 6120
tggtgaacgt tatgcctcta agatcgcctc tcttgcggtt cagctttaca aggtcgctca 6180
cgagtatgcc cttactcgtg gtgtgatcat tgccgacacc aagttcgagt tcggtttgga 6240
tcctgagact gacgaggttg tgctggccga cgaggtcctc acccccgatt catcgcgttt 6300
ctggcctaag gactcgtacg agatcggtcg tggacagcag agcttcgata agcagttctt 6360
gcgtgactgg ttgacgagcg agggactgaa gggcaagcct ggtgtgcgga tgaccgatga 6420
gattgcgcag aagaccagcg ctaagtaccg ggaggcatat gagcggatca ctggtgagac 6480
taaggttcct gcggtctagt cagggaggtg gtgtatgtca aaatgaaatt gtcgtatata 6540
taacgctcaa ttgtccaatg tctataaatc cgtcttaccc aagtcattgg tcaagatgaa 6600
aactggtata gagacctaaa aatataaatt actatacaaa ttgaacctgg tatccattta 6660
ctgatcccac tcggaacgca acgccttcaa tcccttcttc gctttcggcg cctcctgtgg 6720
actcgtatgc tgttgcgc 6738

Claims (10)

1.一种萜类合酶基因,其特征在于,所述萜类合酶基因包括以下20个基因中的至少一个;
基因1:FgJ01056基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示;
基因2:FgJ03939基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;
基因3:FgJ03982基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示;
基因4:FgJ04421基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示;
基因5:FgJ07623基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示;
基因6:FgJ09080基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示;
基因7:FgJ09920基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示;
基因8:Cgl01792基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.8所示;
基因9:Cgl02525基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示;
基因10:Cgl05727基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.10所示;
基因11:Cgl05950基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.11所示;
基因12:Cgl10228基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.12所示;
基因13:Cgl12623基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.13所示;
基因14:Cgl13742基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.14所示;
基因15:AF05005基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.15所示;
基因16:Tvi02670基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.16所示;
基因17:Tvi03689基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.17所示;
基因18:Tvi09335基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.18所示;
基因19:Tvi09626基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.19所示;
基因20:Tvi11551基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.20所示。
2.一种含有权利要求1所述萜类合酶基因的表达盒,其特征在于,所述表达盒含有权利要求1所述的萜类合酶中的一种或多种、启动子和终止子。
3.根据权利要求2所述的表达盒,其特征在于,所述启动子包括PhlyA、PamyB和PglaA中的一种,所述终止子包括TagdA、TamyB和TniaD中的一种。
4.一种萜类合酶基因的表达载体,其特征在于,所述表达载体含有权利要求2和权利要求3任一项所述的表达盒。
5.一种萜类合酶的表达载体的制备方法,其特征在于,所述方法包括:将扩增获得启动子、终止子、线性化载体和权利要求1所述的萜类合酶混匀转入酿酒酵母感受态细胞获得。
6.一种萜类合酶基因的重组微生物菌株,其特征在于,所述重组微生物菌株含有权利要求5所述的表达载体。
7.根据权利要求6所述的一种萜类合酶基因的重组微生物菌株,其特征在于,所述微生物包括米曲霉、大肠杆菌、酿酒酵母、毕赤酵母、芽孢杆菌、构巢曲霉、黑曲霉、粗糙脉孢菌、交链格孢菌或镰刀菌中的一种。
8.一种萜类化合物的生物合成方法,其特征在于,所述方法包括:
构建异源合成倍半萜、二萜或者二倍半萜化合物萜类合酶的微生物突变株;
将所述微生物突变株发酵,获得发酵培养物;
将所述发酵培养物萃取、并进行GC-MS检测。
9.一种香叶基香叶基二磷酸合酶,其特征在于,其核苷酸序列如SEQ ID NO.21所示。
10.一种编码香叶基香叶基二磷酸合酶的核酸分子,其特征在于,所述核酸分子为Tvi11549基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.21所示。
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