参与糖脂合成和/或调控的基因簇GEP及其应用制造技术

本发明专利技术涉及合成领域，特别涉及参与糖脂合成和/或调控的基因簇GEP及其应用。本发明专利技术实验结果表明：控制3，5‑二羟基癸酸合成的聚酮合成酶PKS1、控制3，5‑二羟基癸酸和甘露醇或阿拉伯醇结合成酯liamocin的酯酶Est1和控制PKS1基因表达的转录激活因子Ga11处于一个基因簇上。把这个基因簇命名为GEP，是控制liamocin合成的关键基因簇。

【技术实现步骤摘要】
参与糖脂合成和/或调控的基因簇GEP及其应用
本专利技术涉及合成领域，特别涉及参与糖脂合成和/或调控的基因簇GEP及其应用。
技术介绍
Liamocins是由Aureobasidiumspp.合成和分泌到胞外的一种比水重、沉于培养基底部的糖脂，所以也叫重油。其主要成分是甘露醇或阿拉伯醇(头部)与3或4个3，5-二羟基癸酸(尾部)组成的酯类化合物。尽管1964年有人从印尼一种植物叶子上就分离到可以产生Liamocin的Aureobasidiumpullulans，但是直到2013年来自美国的Price等人才弄清楚Liamocin的化学结构(如图1所示)，并定名为Liamocin(Priceetal.,2013)。这些多醇基头部是甘露醇或阿拉伯醇或其他醇类取决于不同的Aureobasidiumspp.菌株、培养基组成(蔗糖、葡萄糖、果糖等)和加入培养基中是哪一种多醇基(如甘油、甘露醇、阿拉伯醇、山梨醇、木糖醇等)。Price等人(2013)和我们研究发现对liamocins进行碱水解，然后在酸性条件下水解产物3，5-二羟基癸酸可以自发地转化成5-羟基-2-癸烯酸内酯，即马索亚内酯(massoialactone)。5-羟基-2-癸烯酸内酯具有独特的椰子香气，可用作香味添加剂，在化妆品、香料、香水及食品等行业中，具有很好的应用潜力。目前是从热带植物中提取，产量低、工艺复杂、有关的植物资源有限、大规模提取对自然生态具有破坏作用。Liamocins因为是糖酯具有表面活性剂的特性，可以起增溶作用、乳化作用、环境友好性和降低表面张力，在环境修复、化妆品、采油和海上石油污染处理等将起到重要作用。同时研究发现Liamocin能有效地抑制各种癌细胞的增殖，还能诱导人早幼粒细胞白血病细胞(HL60)分化为粒细胞，也可诱导人髓性白血病细胞K562和人嗜碱性白血病细胞KU812，分别分化成巨核细胞和粒细胞，从而起到抑制白血病细胞增殖的作用。蛋白激酶C(PKC)在传导有丝分裂原的增殖信号中有重要作用，与细胞的癌变和增殖关系密切。Liamocin能显著降低细胞内蛋白激酶C的活性而起到抑制人肺癌A549细胞株生长的作用；所以liamocin可以作为抗癌药物的应用。Liamocin普遍对链球菌属的细菌具有抑制作用,即使经过高压灭菌处理，其抑菌活性也仍然能得到保持。无乳链球菌(Streptococcusagalactiae)是奶牛乳房炎的病原体，奶牛乳房炎是奶牛养殖中最严重、最复杂的疾病之一，严重影响奶牛健康及牛奶产量和质量，目前尚无可靠的多价菌苗；同样被无乳链球菌感染的罗非鱼的死亡率高达50％-70％，目前也无有效的预防及治疗措施。Liamocin能迅速破坏无乳链球菌的膜完整性，但对有益的正常微生物菌群并无副作用。所以在美国含有liamocin的制剂也已经被建议用作局部消毒剂和抑菌剂，施用至奶牛、罗非鱼以及鸟类等动物身上。我们实验结果表明liamocin还可以强烈抑制各种动物病原菌的生长、乳腺癌和产黑色素瘤细胞的生长。我们研究发现Aureobasidiumspp.合成和分泌的liamocin具有抗海洋动物病原菌的作用。Aureobasidiumspp.可以合成和分泌liamocin，所以这些酵母菌还是研究酵母菌和真菌合成和分泌糖脂的模式生物。现有技术的糖脂合成基因簇包括：槐糖脂由亲水性的槐糖(2个葡萄糖分子以β-1，2糖苷键结合)和疏水性的饱和或不饱和长链ω-(或ω-1)羟基脂肪酸两部分构成。不同的槐糖脂区别还在于所含脂肪酸链的长度、饱和度、乙酰化的位置和程度的不同。槐糖脂主要两种类型:内酯型(长链ω-(或ω-1)羟基脂肪酸与葡萄糖的C4羟基形成分子内酯键)和酸型(长链ω-(或ω-1)羟基脂肪酸与葡萄糖的C4羟基不形成内酯键)。槐糖脂是由球拟假丝酵母(Starmerellabombicola)合成，在该酵母菌中槐糖脂合成基因簇(长度为11kb)含有1个cyp52M1单加氧酶基因、2个葡萄糖转移酶基因ugtA1和ugtB1,1个转乙酰基酶基因at，1个ABC转运蛋白基因mdr(图4)。在这个基因簇中不存在负责槐糖脂脂肪酸和糖之间形成内酯的内酯酶基因(lactonesterase,le)，而这个内酯酶基因是位于同一染色体的其他位置上(图4)。另外该基因簇也不负责长链脂肪酸的合成，而且合成槐糖脂所需的大部分长链脂肪酸(主要是油酸)是由靠人工加入的，但是含有使长链脂肪酸发生羟基化作用的cyp52M1单加氧酶基因。纤维二糖脂是纤维二糖通过O-糖苷键与三(2,15,16-)和二(15,16-)羟基棕榈酸连接而成的糖脂。其中的糖基还会受到额外的乙酰基和短链β-羟基脂肪酸基酰基化作用。产生的纤维二糖脂的微生物包括玉米黑粉菌(U.maydis)和酵母菌Pseudozymaflocculosa。来自前者基因组中的纤维二糖脂合成酶基因簇(a,大小为40kb)和来自Pseudozymaflocculosa的纤维二糖脂合成酶基因簇(b:大小为60kb)含有合成纤维二糖脂的2个单加氧酶基因cyp1和cyp2、1个UDP-葡萄糖转移酶基因ugt1/fgt1、1个在糖第6位上形成乙酰基的转乙酰基酶基因uat2/fat2、1个发生第二个转乙酰的转乙酰基酶基因fat3、脂肪酸合成酶fas2负责短链脂肪酸的合成、而uhd1/fhd1负责氨基酸的羟基化反应，形成的羟基化氨基酸在转乙酰酶(uat1/fat1)催化下被连接到糖的第二位上；ahd1基因编码的产物负责把黑粉菌酸(austilagicacid，UA，纤维二糖脂的一种)的长链脂肪酸进行α-羟基化作用；ABC转运蛋白基因(atr1)负责纤维二糖脂的运输，而rua1/rfl1是这些合成途径的基因簇特异调控蛋白，如图5所示：所以该基因簇中含有短链脂肪酸合成的基因(Fas2)和可以使长链脂肪酸发生α-羟基化作用的2个单加氧酶基因cyp1和cyp2。同时该基因簇中也是没有酯酶基因。甘露糖赤藓糖醇脂(mannosylerythritollipids，简称MEL)是玉米黑粉菌产生的一类糖脂，和上述的Liamocin一样，是一类比水重的胞外油脂，通常是由甘露糖赤藓糖醇双糖组成的，其中的甘露糖基的C4和C6羟基受到乙酰化作用，而C2和C3的羟基受到短链脂肪酸(链长为C2到C8的脂肪酸)和中等长度脂肪酸(链长C10到C18的脂肪酸)的酰基化作用。合成甘露糖赤藓糖醇脂的基因簇含有转糖基酶基因emt1(负责甘露糖赤藓糖醇脂合成的第一步反应，把来自GDP-甘露糖的甘露糖在赤藓糖醇C5的OH上进行甘露糖基化作用)、转乙酰酶基因tmat1,转酰基酶基因mac1和MEL转运蛋白mmf1组成的(图6)。所以该基因簇的基因不负责乙酰CoA、酰基CoA、甘露糖和赤藓糖醇的合成，但含有合成甘露糖赤藓糖醇脂所有的关键基因。因为没有酯键的形成，所以不含有酯酶基因。对Liamocin整个合成、调控、运输和分泌途径的解析有利于通过合成生物学方法和代谢工程方法进一步提高Liamocin的合成和分泌量，并在分子水平上对Liamocin头部进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.参与糖脂合成和/或调控的基因簇GEP，其特征在于，包括PKS1基因、GAL1基因和Est1基因。/n

【技术特征摘要】
1.参与糖脂合成和/或调控的基因簇GEP，其特征在于，包括PKS1基因、GAL1基因和Est1基因。


2.如权利要求1所述的基因簇GEP，其特征在于，所述PKS1基因包括6个保守的结构域：KS结构域，AT结构域，DH结构域，ER结构域，KR结构域和ACP结构域。


3.如权利要求1或2所述的基因簇GEP在糖脂合成和/或调控中的应用。


4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述PKS1基因控制3，5-二羟基癸酸合成。


5.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：池振明，池哲，刘光磊，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37