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创建酿酒酵母细胞工厂发酵生产人参皂苷Rh_2

石玉松  王冬  李荣生  张学礼  戴住波  
【摘要】:人参皂苷Rh_2是人参、三七、西洋参等名贵中药材中珍稀活性成分,具有抗癌、提高人体免疫力等多种重要药理活性。然而人参皂苷Rh_2在源植物中含量极低,传统的获取方式有较大的局限性。该研究拟应用合成生物学技术开发酿酒酵母细胞工厂来低成本发酵生产人参皂苷Rh_2,首先以高产原人参二醇(protopanaxadiol, PPD)的菌株LPTA为底盘菌,将三七来源的3位糖基转移酶基因Pn1-31,与酵母UDP-葡萄糖供给模块基因:磷酸葡萄糖变位酶1(PGM1)、α-磷酸葡萄糖变位酶(PGM2)和尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGP1)一同插入酵母染色体的EGH1位点,成功获得生产17.10 mg·g~(-1)人参皂苷Rh_2的工程菌LPTA-RH2。通过对菌株的代谢物检测,发现目标产物人参皂苷Rh_2的合成前体PPD存在大量积累。为了进一步提高工程菌人参皂苷Rh_2的产量,研究对UDP-葡萄糖供给模块及人参皂苷Rh_2合成模块进行强化,构建出人参皂苷Rh_2摇瓶产量可达36.26 mg·g~(-1),含量占酵母细胞干重的3.63%的工程菌株LPTA-RH2-T,相较于最初改造的菌株LPTA-RH2,最终人参皂苷Rh_2的产量提升了112.11%,转化效率提升65.14%。该研究为进一步获得产业级人参皂苷Rh_2细胞工厂提供重要基础。

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