以菊芋为原料利用酿酒酵母细胞工厂生产神经酸的相关研究

Nervonic acid is one kind of material which can improve nerve cell regeneration and play a functional role in repair of damaged neural circuitry, it is widely used in the field of medicine and food. The application and utilization of nervonic acid is restricted seriously, because its resource is few and its cost is high. it is necessary to develop a rapid, simple and safe method for synthetizing nervonic acid. This project is used in Saccharomyces cerevisiae that have high safety and a clear genetic background. Synthetic pathways of nervonic acid were constructed in S. cerevisiae by introducing inulinase and β-ketoacyl-CoA synthase (KCS), then the engineered strains can producd nervonic acid from Jerusalem artichoke，the fermentation conditions were optimized to improve production, and The Changes in the composition of fatty acids in the engineered strains were analyzed, In order to provide theoretical support for improving the production of nervonic acid and provide a solid theoretical basis for the industrial production of nervonic acid.

神经酸是世界上第一个，也是目前唯一一个能修复疏通受损大脑神经通路（神经纤维），并促使神经细胞再生的双效神奇物质，它被广泛应用于医药食品领域。由于目前的神经酸的来源少且成本高，这都严重制约着它的研究与应用，因此开发一种快速、安全高效合成神经酸的方法是十分必要的。本项目拟以生物安全性高、遗传背景清晰的酿酒酵母作为底盘细胞，利用合成生物学方法，导入含有菊粉酶基因的菊粉水解模块和含有β -酮酰辅酶A 合酶（KCS） 基因的神经酸合成模块，构建成能够利用内蒙古地区大量生长的菊芋为原料，且高效快速生产神经酸的“神经酸酵母”细胞工厂，并对其发酵条件进行优化，同时对胞内脂肪酸的变化进行解析和探究，以期为神经酸的产量进一步提高提供理论支持，为神经酸的工业生产提供坚实的理论基础。

神经酸是世界上第一个，也是目前唯一一个能修复疏通受损大脑神经通路（神经纤维），并促使神经细胞再生的双效神奇物质，它被广泛应用于医药食品领域。由于目前的神经酸的来源少且成本高，这都严重制约着它的研究与应用，因此开发一种快速、安全高效合成神经酸的方法是十分必要的。. 本项目首先对高效水解菊粉的菌株进行分离，克隆出胞外酶比酶活最高的Aspergillus niger NM3的内切菊粉酶基因。同时克隆出了8种植物的β -酮酰辅酶A 合酶（KCS）基因，连入载体pYC230中，构建成载体pYC230-PGKpt-KCS，并分别转入酿酒酵母菌株BY4741中进行评价，结果来源于碎米荠β -酮酰辅酶 A 合酶基因效果最佳。 . 将来源于Aspergillus niger NM3的内切菊粉酶基因和碎米荠β -酮酰辅酶 A 合酶基因，整合到了Saccharomy cescerevisiae JZ1C染色体上，成功构建了以菊芋为原料的神经酸酿酒酵母细胞工厂，其在5 %接种量，20 %装液量，菊粉浓度分别为200g/L，初始值pH7.0，温度28 °C ，发酵72 h，能产生神经酸4.2± 0.03 mg/L。通过紫外线诱变，获得的突变体Y31，经过发酵优化后，其在培养条件为5 % 菊芋粉、1 % 酵母提取物、0.25 % MgSO4、0.1 % NaCl，pH 4.0，30°C时，神经酸产量最高，产量为6.2±1.0 mg/L。另外还构建了Kluyveromyces marxianus 为底盘细胞的神经酸细胞工厂。 . 本项目为神经酸的工业生产提供了一种有效途径。