木糖甙木糖醇寡聚物的生产方法技术

本公开总体上涉及木糖甙‑木糖醇寡聚物(xylosyl‑xylitol oligomer)的生产，更具体地涉及在宿主细胞中用生物法生产木糖甙‑木糖醇寡聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求2014年6月24日提交的美国临时申请第62/016,555号的权益，其全部内容通过引用并入本文。提交ASCII文本文件的序列表下列以ASCII文本文件提交的内容通过引用全部并入本文：序列表的计算机可读形式(CRF)(文件名称：416272008040SEQLIST.TXT，记录日期：2015年6月18日，大小：25KB)。专利
本公开总体来说涉及木糖甙-木糖醇寡聚物(xylosyl-xylitololigomer)的生产，更具体地涉及在宿主细胞中利用生物法生产木糖甙-木糖醇寡聚物。
技术介绍
源自植物细胞壁的木质纤维生物质是用于生产生物能源和可再生化合物最丰富的原材料。半纤维素约占木质纤维生物质总重量的30％。半纤维素的主要形式是杂木聚糖(heteroxylan)，其含有1,4-连接的β-D-木糖聚合物的主链和各种装饰的阿拉伯糖、阿魏酸、半乳糖、葡糖醛酸和乙酰酯。与纤维素相比，在预处理过程中，半纤维素组分容易解聚成短的寡聚物释放到液相中。将释放出来的半纤维素组分转化成燃料或其它高附加值的化合物，对构建经济的生物质转化过程是非常有意义的。据估计，在健康成人中微生物的数量比人类细胞多十倍(Savageetal.，1977)。人们日益认识到，微生物菌群和人体器官之间的共生对健康十分重要。源自半纤维素的低聚木糖(Xylooligosaccharides)和木糖醇，分别对肠道菌群和口腔菌群大有卑益。低聚木糖(XOS，也称为木寡糖、木糖糊精)是在竹笋、水果、蔬菜、牛奶和蜂蜜中发现的天然存在的低聚糖(Vazquezetal.，2000)。工业上，可以通过水热法或酶水解法处理价格低廉的木质纤维素原料进行大规模生产XOS(Aacharyetal.，2011)。XOS的广泛应用已被证实，包括作为功能性食品、预防和治疗胃肠道感染、鱼类和家禽的动物饲料、农业增产和催熟剂、治疗骨质疏松、皮肤瘙痒症症、耳炎、皮肤和头发失调等药物的活性剂。在当前市场上，XOS最重要的应用是作为益生元或调配的合生元等功能性食品的配料(Schrezenmeiretal.，2001)。益生元(Prebiotics)是“一种不可被消化的食品成分，它通过选择性的刺激一种或少数几种结肠中的细菌生长和/或活性，对宿主产生有益的影响，从而改善宿主健康”(Gibsonetal.，1995)。XOS已证实能够在体外(Okazakietal.，1990)和体内(Hsuetal.，2004)促进有益菌青春双歧杆菌(Bifidobacteriumadolescentis)的生长。据估计，到2018年益生元的市场将达到48亿美元。目前XOS最大的生产商(山东龙力生物科技股份有限公司)年产量达1万吨。木糖醇是另一种源自半纤维素、对人体健康有益的化合物。对于许多细菌和酵母来说，摄入无法利用的木糖醇将会妨碍己糖的利用，这有助于人体重建一个健康的微生物菌群。木糖醇已经用于预防中耳炎(Azarpazhoohetal.，2011)和蛀牙(Maguireetal.，2003；etal.，1992)。此外，木糖醇与蔗糖具有相似的甜度，但其卡路里含量却比蔗糖少33％(Hyvonenetal.，1982)，已被广泛用于甜味剂的替代品。虽然工业上主要是通过木糖的化学氢化来生产木糖醇，但是由于转化成本低，微生物发酵法在新建的工厂中变得更加普遍。根据2007年的一份报告，木糖醇的年产量在2万至4万吨(etal.，2007)。因此，改进低聚木糖及其相关化合物如含有木糖醇组分的低聚木糖的生产方法非常有必要。专利技术简述一种生产木糖甙-木糖醇寡聚物(xylosyl-xylitololigomer)的方法，所述方法包括：a)提供宿主细胞，其包含一种重组的木寡糖转运蛋白多肽和一种包含木寡糖还原酶活性的重组木糖还原酶多肽，其中所述木寡糖转运蛋白多肽可将木寡糖转运到宿主细胞中；和b)在含有木寡糖的培养基中培养所述宿主细胞，所述的宿主细胞能利用木寡糖生产木糖甙-木糖醇寡聚物。在一些实施方案中，宿主细胞是一种真菌宿主细胞。在一些实施方案中，宿主细胞是酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，重组木寡糖转运蛋白多肽包含与来自粗糙脉孢霉(Neurosporacrassa)的CDT-2具有至少80％氨基酸一致性的氨基酸序列。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，重组木糖还原酶多肽包含与来自树干毕赤酵母(Scheffersomycesstipitis)的XYL1具有至少80％氨基酸一致性的氨基酸序列。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，一种或多种的木寡糖是指木二糖或木三糖。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，至少一种木糖甙-木糖醇寡聚物是木糖甙-木糖醇或木二糖甙-木糖醇。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，与相应的对照细胞相比，在宿主细胞中一种或多种β-木糖苷酶多肽的木糖甙-木糖醇水解酶活性降低。在一些实施方案中，与相应的对照细胞相比，一种或多种β-木糖苷酶多肽的活性降低是由于一种或多种多肽的丰度降低。在一些实施方案中，一种或多种β-木糖苷酶多肽的丰度由于一种或多种多肽的表达降低而降低。在一些实施方案中，一种或多种β-木糖苷酶多肽的表达由于一种突变而降低。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，与相应的对照细胞相比，宿主细胞中一种或多种木糖醇脱氢酶多肽的活性降低。在一些实施方案中，一种或多种木糖醇脱氢酶多肽的丰度由于一种或多种多肽的表达降低而降低。在一些实施方案中，一种或多种木糖醇脱氢酶多肽的表达由于一种突变而降低。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，所述的方法还包括在b)之后从培养基中初步纯化木糖甙-木糖醇寡聚物的方法。另一方面，本公开涉及一种组合物，包括用前述方法纯化得到的木糖甙-木糖醇寡聚物。在一些实施方案中，组合物至少包括一种从木糖甙-木糖醇和木二糖甙-木糖醇中初步纯化的木糖甙-木糖醇寡聚物。另一方面，本公开涉及一种生产木糖甙-木糖醇寡聚物的方法，所述方法包括：a)提供宿主细胞，其包含一种木寡糖转运蛋白多肽，其中所述木寡糖转运蛋白多肽将木寡糖转运到宿主细胞中和一种包含木寡糖还原酶活性的木糖还原酶多肽，其中与相应的对照细胞相比，在宿主细胞中一种或多种β-木糖苷酶多肽的木糖甙-木糖醇水解酶活性降低；和b)在含有木寡糖的培养基中培养所述宿主细胞，其中宿主细胞能利用木寡糖生产木糖甙-木糖醇寡聚物。在一些实施方案中，宿主细胞是真菌宿主细胞。在一些实施方案中，宿主细胞是粗糙脉孢霉(Neurosporacrassa)。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，与相应的对照细胞相比，所述一种或多种β-木糖苷酶多肽的活性由于所述一种或多种多肽的丰度降低而降低。在一些实施方案中，一种或多种β-木糖苷酶多肽的丰度由于所述一种或多种多肽的表达降低而降低。在一些实施方案中，一种或多种β-木糖苷酶多肽的表达由于一种突变而降低。在一些可能与上述任一个实施方案相结合的实施方案中，与相应的对照细胞相比，所述宿主细胞中一种或多种木糖醇脱氢酶多肽的活性降低。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产木糖甙‑木糖醇寡聚物(xylosyl‑xylitol oligomer)的方法，所述方法包括：a)提供宿主细胞，其包含：‑一种重组的木寡糖转运蛋白多肽，其中所述木寡糖转运蛋白多肽将木寡糖转运到宿主细胞中，‑一种包含木寡糖还原酶活性的重组木糖还原酶多肽；b)在含有木寡糖的培养基中培养所述宿主细胞，所述的宿主细胞能利用木寡糖生产木糖甙‑木糖醇寡聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 US 62/016,5551.一种生产木糖甙-木糖醇寡聚物(xylosyl-xylitololigomer)的方法，所述方法包括：a)提供宿主细胞，其包含：-一种重组的木寡糖转运蛋白多肽，其中所述木寡糖转运蛋白多肽将木寡糖转运到宿主细胞中，-一种包含木寡糖还原酶活性的重组木糖还原酶多肽；b)在含有木寡糖的培养基中培养所述宿主细胞，所述的宿主细胞能利用木寡糖生产木糖甙-木糖醇寡聚物。2.权利要求1的方法，其中所述宿主细胞是真菌宿主细胞。3.权利要求2的方法，其中所述宿主细胞是酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述重组木寡糖转运蛋白多肽包含与来自粗糙脉孢霉(Neurosporacrassa)的CDT-2具有至少80％氨基酸一致性的氨基酸序列。5.权利要求1-4中任一项的方法，其中所述重组木糖还原酶多肽包含与来自树干毕赤酵母(Scheffersomycesstipitis)的XYL1具有至少80％氨基酸一致性的氨基酸序列。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述的一种或多种的木寡糖是木二糖或木三糖。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中至少一种木糖甙-木糖醇寡聚物是木糖甙-木糖醇或木二糖甙-木糖醇。8.权利要求1-7中任一项的方法，其中与相应的对照细胞相比，在宿主细胞中一种或多种β-木糖苷酶多肽的木糖甙-木糖醇水解酶活性降低。9.根据权利要求8所述的方法，其中与相应的对照细胞相比，所述一种或多种β-木糖苷酶多肽的活性降低是由于所述一种或多种多肽的丰度降低。10.权利要求9的方法，其中所述一种或多种β-木糖苷酶多肽的丰度由于所述一种或多种多肽的表达降低而降低。11.权利要求10的方法，其中所述一种或多种β-木糖苷酶多肽的表达由于一种突变而降低。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中与相...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·H·杜德纳·凯特，李欣，
申请(专利权)人：加州大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US