一种产丁酸的益生菌及其构建方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种产丁酸的益生菌及其构建方法和应用。该益生菌可以改善溃疡性结肠炎、抑郁症、肥胖和脂肪肝症状。在化工、食品、医药、动物饲料或化妆品领域中具有潜在应用。动物饲料或化妆品领域中具有潜在应用。动物饲料或化妆品领域中具有潜在应用。

A probiotic producing butyric acid and its construction method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种产丁酸的益生菌及其构建方法和应用


[0001]本专利技术涉及基因工程
，具体涉及一种产丁酸的益生菌及其构建方法和其在化工、食品、医药、动物饲料或化妆品领域中的应用。

技术介绍

[0002]益生菌是通过定殖在人体内，改变宿主某一部位菌群组成的一类对宿主有益的活性微生物。通过调节宿主黏膜与系统免疫功能或通过调节肠道内菌群平衡，促进营养吸收保持肠道健康的作用，从而产生有利于健康作用的单微生物或组成明确的混合微生物。
[0003]目前，益生菌被广泛应用于化工、食品、医药、动物饲料或化妆品领域。例如，专利CN113968758A公开了益生菌在制作肥料中的应用。专利CN113908251A公开了一种包含益生菌的酸奶。专利CN114053310A、CN114129707A、CN114107122A、CN113999805A分别公开了益生菌在降脂、抗过敏、缓解通风及治疗高尿酸血症中的应用。专利CN114027397A公开了一种包含益生菌的饲料添加剂。专利CN113827521A公开了益生菌在化妆品领域的应用。
[0004]进一步的，通过对益生菌的改造进而治疗疾病。例如专利CN113604493A公开了一种高效表达LDH的益生菌能够有效的抑制细胞死亡、改善脑梗死体积、增强改善粘膜完整度、促进组织形态改善，对消化性溃疡、炎症性肠病和心脑血管疾病疗效。
[0005]但是现有技术中并没有公开本申请改造的益生菌，也没有公开其在改善溃疡性结肠炎、抑郁症、肥胖和脂肪肝症状。

技术实现思路

[0006]本专利技术人通过对丁酸合成途径(见图1)的仔细研究，制备了一种可以产生丁酸的益生菌，具体为将丁酸合成相关基因导入益生菌，该益生菌可以应用于化工、食品、医药、动物饲料或化妆品领域。尤其在于治疗或预防结肠炎或抑郁，以及改善肥胖或脂肪肝中的应用。在治疗上，与现有通过口服和直肠途径进行丁酸盐给药相比，靶向定位准确、解决了丁酸释放令人不快味道的局限性。
[0007]本专利技术的第一方面，提供了一种产丁酸的益生菌，所述益生菌的基因组中包含插入基因，所述的插入基因包含丁酸合成相关基因。
[0008]优选的，所述的丁酸合成相关基因包括3
‑
羟基丁酰辅酶A脱氢酶基因(优选为hbd和/或phaB)、3
‑
羟基丁酰辅酶A脱水酶基因(优选为crt和/或phaJ)和/或烯酰辅酶A还原酶基因(优选为ter)。
[0009]进一步优选的，所述的丁酸合成相关基因还包括乙酰乙酰辅酶A硫解酶基因(优选为atoB)或乙酰辅酶A乙酰基转移酶基因(优选为phaA和/或thl)。
[0010]更进一步优选的，所述的丁酸合成相关基因还包括酰基辅酶A硫酯酶基因(优选为tesB和/或yciA)，和/或辅酶A转移酶基因(优选为cat1)。
[0011]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的丁酸合成相关基因包括：
[0012]A)乙酰乙酰辅酶A硫解酶基因(优选为atoB)或乙酰辅酶A乙酰基转移酶基因(优选
为phaA和/或thl)；
[0013]B)3
‑
羟基丁酰辅酶A脱氢酶基因(优选为hbd和/或phaB)；
[0014]C)3
‑
羟基丁酰辅酶A脱水酶基因(优选为crt和/或phaJ)；
[0015]D)烯酰辅酶A还原酶基因(优选为ter)；和，
[0016]E)酰基辅酶A硫酯酶基因(优选为tesB和/或yciA)，和/或辅酶A转移酶基因(优选为cat1)。
[0017]优选的，atoB、tesB和yciA来源于大肠杆菌。
[0018]优选的，phaA来源于Cupriavidusnecator。
[0019]优选的，thl和cat1来源于Clostridium tyrobutyricum。
[0020]优选的，hbd和crt来源于Clostridium acetobutylicum。
[0021]优选的，ter来源于Treponema denticola。
[0022]优选的，phaB来源于Chromatiurnvinosum。
[0023]优选的，phaJ来源于Aeromonas caviae。
[0024]优选的，所述的插入基因中各基因为单拷贝或多拷贝。
[0025]优选的，所述的插入基因在质粒中表达或在染色体上表达。
[0026]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的插入基因插入益生菌染色体基因组的malEK、adhE或ldhA位点。
[0027]所述的插入基因可以均在一个质粒上，或者几个插入基因在一个质粒，其它在另一个质粒上。当然，插入基因也可以均插入同一个位点，或者不同的插入基因插入不同的位点，也可以相同的插入基因插入不同的位点(两个以上拷贝数)。
[0028]优选的，所述的益生菌不表达或降低表达丁酸合成竞争途径相关基因。所述的丁酸合成竞争途径相关基因包括但不限于乳酸脱氢酶A基因(优选为ldhA)、乙醛乙醇脱氢酶基因(优选为adhE)或和/富马酸还原酶基因(优选为frdA)中的一种或两种以上的组合。
[0029]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的丁酸合成竞争途径相关基因为乳酸脱氢酶A基因(优选为ldhA)和/或乙醛乙醇脱氢酶基因(优选为adhE)。
[0030]优选的，所述的不表达或降低表达包括但不限于敲除、敲低或沉默。
[0031]优选的，可以采用敲除(例如同源重组、CRISPR等等)或者敲低(例如加入siRNA等等)丁酸合成竞争途径相关基因的方式，使得益生菌中不表达或降低表达丁酸合成竞争途径相关基因。
[0032]优选的，所述的益生菌为肠道益生菌。
[0033]优选的，所述的益生菌包括但不限于酵母菌、益生芽孢菌、丁酸梭菌、乳杆菌、双歧杆菌、放线菌或大肠杆菌。
[0034]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的益生菌为大肠杆菌。
[0035]本专利技术的第二方面，提供了一种上述的益生菌的构建方法，所述的构建方法包括将插入基因导入益生菌中。
[0036]优选的，所述的插入基因包含丁酸合成相关基因。
[0037]优选的，所述的丁酸合成相关基因包括3
‑
羟基丁酰辅酶A脱氢酶基因(优选为hbd和/或phaB)、3
‑
羟基丁酰辅酶A脱水酶基因(优选为crt和/或phaJ)和/或烯酰辅酶A还原酶基因(优选为ter)。
[0038]进一步优选的，所述的丁酸合成相关基因还包括乙酰乙酰辅酶A硫解酶基因(优选为atoB)或乙酰辅酶A乙酰基转移酶基因(优选为phaA和/或thl)。
[0039]更进一步优选的，所述的丁酸合成相关基因还包括酰基辅酶A硫酯酶基因(优选为tesB和/或yciA)或辅酶A转移酶基因(优选为cat1)。
[0040]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的丁酸合成相关基因包括：
[0041]A)乙酰乙酰辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产丁酸的益生菌，其特征在于，所述益生菌的基因组中包含插入基因，所述的插入基因包含丁酸合成相关基因，所述的丁酸合成相关基因包括3
‑
羟基丁酰辅酶A脱氢酶基因、3
‑
羟基丁酰辅酶A脱水酶基因和/或烯酰辅酶A还原酶基因。2.根据权利要求1所述的益生菌，其特征在于，所述的丁酸合成相关基因还包括乙酰乙酰辅酶A硫解酶基因和/或乙酰辅酶A乙酰基转移酶基因。3.根据权利要求1或2所述的益生菌，其特征在于，所述的丁酸合成相关基因还包含酰基辅酶A硫酯酶基因和/或辅酶A转移酶基因。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的益生菌，其特征在于，所述的插入基因中各基因为单拷贝或多拷贝。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的益生菌，其特征在于，所述的插入基因在质粒中表达或在染色体上表达。6.根据权利要求1
‑
5任...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昀，陈国强，巩旭，耿洪伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：