一种MAAs前体物质4-deoxygadusol的生物合成基因及其重组质粒和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种MAAs前体物质4

【技术实现步骤摘要】
一种MAAs前体物质4
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deoxygadusol的生物合成基因及其重组质粒和应用


[0001]本专利技术属于生物合成领域，涉及一种MAAs前体物质4
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deoxygadusol的生物合成基因及其重组质粒和应用。

技术介绍

[0002]在长期进化过程中，生物体已经形成了几种光保护机制，以在高水平的紫外线照射下生存，其中就包括积累具有UVR吸收能力的光保护化合物，如类菌孢素氨基酸(MAAs)。MAAs在大量水生物种中被发现，包括暴露于高水平破坏性紫外辐射的海洋和淡水生物。MAAs参与许多生物过程，包括生物体及其胚胎的紫外线保护、渗透调节、以及抵抗氧化应激。至今已发现超过40多种MAAs，分子量一般小于400Da，具有光稳定性，极易溶于水，熔点高，热稳定性强，酸碱稳定性好，不仅具有强大的紫外光保护作用，还有抗氧化、抗肿瘤以及抗炎等活性，这些优良性能引起了生物医药等行业对MAAs研究的极大兴趣。4
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Deoxygadusol被认为是MAAs的直接前体，也具有很强的抗氧化性能。已经有研究人员通过磷脂酰胆碱过氧化抑制试验对4
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deoxygadusol的抗氧化能力进行了评估，发现其产生的活性比mycosporine
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glycine(MAAs的其中一种)更强。
[0003]目前商用防晒产品主要依赖于有机材料如氧苯酮和阿伏苯酮，或无机材料如二氧化钛和氧化锌，但是这些材料不仅容易对环境造成污染，频繁使用还会使人体产生自由基，引起皮肤损伤、过敏反应、内分泌失调或其他神经系统疾病。因此，迫切需要开发出更良性的MAAs天然防晒剂。MAAs天然产物主要来源于大型藻类的提取，而由于含量甚微导致提取率极低，来源极为困难和昂贵，遭遇应用瓶颈，而且直接提取法难以得到中间产物4
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deoxygadusol。另一方面，MAAs与4
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deoxygadusol的结构特点使得它们化学合成非常困难，难以高效制备获得。因此亟需通过合成生物学技术方法实现异源高效表达MAAs，从而解决MAAs来源难题。
[0004]南极冰藻为了能在南极强紫外辐射极端环境中生存繁衍，其遗传物质进行了长期适应性进化，形成特殊分子遗传机制，具有独特MAAs生物合成机制与功能特性，这是其适应强紫外辐射环境的关键生存机制。从南极冰藻基因组中挖掘MAAs合成途径的基因，将其构建到异源宿主，利用微生物发酵的方式绿色制备MAAs具有重要应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种MAAs前体物质4
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deoxygadusol的生物合成基因及其重组质粒，以及在紫外辐射损伤防护和制备防护霜中的应用。
[0006]为解决上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术提供了一种MAAs前体物质4
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deoxygadusol的生物合成基因，其包括EEVS基因和OMT基因，其核苷酸序列经过大肠杆菌密码子偏好性优化；所述EEVS基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示；所述OMT基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。
[0008]进一步的，所述EEVS基因和OMT基因的原始核苷酸序列分别如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。
[0009]进一步的，所述EEVS基因和OMT基因来源于南极冰藻Phaeodactylum tricornutum ICE
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H。
[0010]本专利技术还提供了一种重组质粒，其中含有所述的生物合成基因。
[0011]进一步的，所述重组质粒中同时含有EEVS基因和OMT基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示。
[0012]进一步的，所述重组质粒的原始质粒为pACYCDuet1，其包含两个插入位点MCS1与MCS2；所述EEVS基因片段连接到载体pACYCDuet1 MCS1位点，所述OMT基因片段连接到载体pACYCDuet1 MCS2位点，每段序列有单独的T7启动子控制。
[0013]本专利技术还提供了一种重组菌株，其中含有所述的生物合成基因。
[0014]进一步的，所述重组菌株能够同时表达EEVS基因和OMT基因，其构建步骤为：
[0015](1)将表达载体pACYCDuet1进行双酶切后与所述EEVS基因连接，转化大肠杆菌，筛选阳性转化子，得到含有重组质粒pACYCDuet1
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EEVS的菌株；
[0016](2)将所述重组质粒pACYCDuet1
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EEVS进行双酶切与所述OMT基因连接，筛选阳性转化子则得到含有重组质粒pACYCDuet1
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EEVS
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OMT的重组菌株。
[0017]进一步的，所述表达载体pACYCDuet1的MCS1位点选择的酶切位点为BamHI/HindIII，MCS2位点选择的酶切位点为NdeI/XhoI。
[0018]本专利技术还提供了所述的生物合成基因、或者所述的重组质粒、或者重组菌株在用于生物合成MAAs前体物质4
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deoxygadusol中的应用。
[0019]本专利技术还提供了一种生物合成MAAs前体物质4
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deoxygadusol的方法，步骤为：将所述的重组菌株培养后，使用异丙基
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β
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D
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硫代半乳糖苷诱导，离心收集菌体，干燥后并进行冰浴超声破碎，收集上清液洗脱，得到4
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deoxygadusol(图1)。
[0020]进一步的，所述诱导的温度为16℃
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20℃，摇床转速为150rpm
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180rpm，诱导时间为18h
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22h。
[0021]进一步的，所述冰浴超声破碎在纯水中进行，超声功率为20kHZ，超声频率为超声5s暂停2s，破碎总时间为10min。
[0022]本专利技术还提供了所述的生物合成MAAs前体物质4
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deoxygadusol的方法合成的4
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deoxygadusol在制备防护皮肤紫外损伤的防晒剂、化妆品或护肤品中的应用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点和有益技术效果是：
[0024]本专利技术将来源于南极冰藻Phaeodactylum tricornutum ICE
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H的2
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epi
‑5‑
epi
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valiolone synthase(EEVS)以及o
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methyltransferase(OMT)基因进行了优化，利用优化后的基因构建了重组质粒，导入到大肠杆菌BL21(DE3)中获得得到同时表达两种基因的重组菌株，并通过诱导该菌株，使大肠杆菌胞内产生MAAs合成前体物质4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MAAs前体物质4
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deoxygadusol的生物合成基因，其特征在于，所述生物合成基因包括EEVS基因和OMT基因，其核苷酸序列经过大肠杆菌密码子偏好性优化；所述EEVS基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示；所述OMT基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。2.一种重组质粒，其特征在于，所述重组质粒中含有权利要求1所述的生物合成基因。3.根据权利要求2所述的重组质粒，其特征在于，所述重组质粒中同时含有EEVS基因和OMT基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示。4.一种重组菌株，其特征在于，所述重组菌株中含有权利要求1所述的生物合成基因。5.根据权利要求4所述的重组菌株，其特征在于，所述重组菌株能够同时表达EEVS基因和OMT基因，其构建步骤为：(1)将表达载体pACYCDuet1进行双酶切后与所述EEVS基因连接，转化大肠杆菌，筛选阳性转化子，得到含有重组质粒pACYCDuet1
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EEVS的菌株；(2)将所述重组质粒pACYCDuet1
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EEVS进行双酶切与所述OMT基因连接，筛选阳性转化子则得到含有重组质粒pACYCDuet1
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EEVS
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OMT的重组菌株。6.权利要求1所述的生物合...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪锦来，王凯，张丽萍，何英英，曲长凤，秦玲，程跃谟，孙永军，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：