异源合成龙涎香醇的大肠杆菌构建

摘要

龙涎香醇是一种三环三萜化合物，是名贵天然动物香料和传统中药龙涎香中的主要成分，是龙涎香香气的来源，同时也是发挥镇痛、抗炎等药效的活性成分。龙涎香醇一般在高端香水市场中被应用，由于其在自然界中十分难得和化学合成难度大等原因，使龙涎香醇在香水工业和医药方面上的应用受到了制约。目前，以鲨烯为底物，通过 D377C SHC和 BmeTC的两步体外酶催化反应而生物合成龙涎香醇已经得到实现。大肠杆菌作为模式微生物，是良好的外源基因表达载体，同时其內源的类异戊二烯途径（MEP 途径）也为萜类化合物的异源合成提供了分子基础，为龙涎香醇在大肠杆菌中的异源合成提供了可能性。 在本文中，首先通过 CRISPR-Cas9 介导的基因组编辑技术将鲨烯合酶基因erg9 整合到大肠杆菌基因组上，构建出具有鲨烯合成能力的大肠杆菌工程菌，摇瓶发酵后鲨烯产量为 18.43mg/L。通过引入拟南芥来源的 GPP 合酶，鲨烯产量提高了1.17倍，达到21.54mg/L。 在大肠杆菌中构建出鲨烯合成途径后，将 D377C SHC基因和 BmeTC基因连接在质粒载体上表达，并导入大肠杆菌工程菌中，得到具有完整的龙涎香醇合成途径的大肠杆菌工程菌，实现龙涎香醇在大肠杆菌工程菌中的从头合成，摇瓶发酵后龙涎香醇的产量为1.47 mg/L。尝试将完整的龙涎香醇合成途径以基因组整合的方式引入到大肠杆菌中，完成了D377C SHC在基因组上的整合表达，与质粒表达的结果相比较，具有相同的中间代谢物生成。

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