２８４７－－２００７规定功能性红曲米（粉）中的桔霉素含量（以绝 干计）≤５０ Ｉｘｇ／ｋｇ‘”。 为了提高功能性红曲的品质，研究人员围绕这三类 聚酮类化合物在诱变育种、原生质体融合育种以及发 酵工艺优化等方面进行了大量深入细致的研究工作阳。 而随着基因工程技术的发展，研究人员逐渐将重点放在 对这三类化合物合成途径相关基因的研究上，这样有 利于深入理解它们各自的合成途径，为从根本上提高 功能性红曲产品的品质提供理论依据和技术支持。本文 对目前报道的洛伐他汀、桔霉素和红曲色素合成途径中 相关基因的研究进展进行了概述，有利于促进基因工 程技术在功能性红曲产品的研究和生产中发挥更加重要
ｐａｔｈｗａｙ；ｇｅｎｅ
红曲又称月曲、神曲、红曲米，是以红曲霉为主发酵 生产的一种独特的米曲，在我国已有１ ０００多年的历史，中 国古代诸多书籍中都记载了红曲具有着色、防腐、保健、 医药等作用。近年来，随着人们对红曲药用、生理价值的 深入研究，人们已经开发出对高血压、高血脂等具有显著 疗效的功能性红曲产品。 功能性红曲是指以大米等为原料，利用纯培养的红 曲霉发酵生成的含发酵自然产生的洛伐他汀等生物活 性物质的红曲。功能性红曲中发挥降血压、降血脂等作用 的主要是红曲霉在发酵过程中产生的一些次级代谢 产物，而在这些次级代谢产物中，影响功能性红曲品质 的是三类主要的聚酮类化合物：洛伐他汀、桔霉素和红曲 色素。洛伐他汀是红曲中主要的降脂因子，轻工行业标 准ＱＢ／Ｔ ２８４７－－２００７《功能性红曲米（粉）》把洛伐他汀作为 功能红曲的特征性功能成分，要求洛伐他汀的含量必 须＞０．４％ｔ”。目前，功能性红曲产品的价格高昂并以洛伐
Ｊｉ＂ｎａａｌ ２５００１＜Ｃｈｉｎａ；ＺＳｈａｎｄｏｎｇＺｈｏｎｇｈｕｉＦｏｏｄＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｈｕｉｍｉｎ ２５１７０６，Ｃｉｌｍａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｖａｓｔａｔｉｎ，ｃｉｎｔｒｉｎｉｎ ａｎｄ ｍｏｎａｓｃｕｓ ｐｉｇｍｅｎｔ
ｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｕｌａｒ
ａｘｅ
（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ
Ｊ
图２桔霉素生物合成途径
Ｆｉｇ．２ Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙ ｏｆ ｃｉｔｒｉｎｉｎ
２００７年，ＳＨＩＭＩＺＵ Ｔ等””又克隆出了一段长为２１
ｋｂｐ
的包括ｐｋｓＣＴ及其侧翼的序列，并研究发现由ｃｔｎＡ编码的 一段５７６个氨基酸组成的蛋白序列控带ｌＪｐｋｓＣＴ和ｏｆｆ５的转 录，是桔霉素合成的主要转录激活因子。２００８年，ＳＡＫＡＩ Ｋ 等”１构建了桔霉素合成的异源表达系统，将桔霉素合成基 因簇转入米曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ）中，获得可以稳定产 生桔霉素的菌株。为了降低红曲霉中桔霉素的含量，研究 者利用基因工程技术敲除桔霉素合成的相关基因，并取 得了不错的效果。Ｆｕ Ｇ［２０］等利用潮霉素选择性标记置换 橙色红曲霉ＬｉＡＳ３．４３８４中的ｐｋｓＣＴ序列，使桔霉素的含量 降低了９８％；ＪＩＡＸ ｅ等四１同样敲除了紫色红曲霉ＳＭ００１ 中的ｐｋｓＣＴ基因，获得了一株不产桔霉素的工程菌；ＬＩＹＰ 等圈敲除了橙色红曲霉Ｌｉ ＡＳ３．４３８４中的ｃｍＢ基因，该基因 位于ｐｋｓＣＴ和ｃｔｎＡ基因之间，编码的是一个氧化还原酶。 得到的ｃｔｎＢ基因缺陷型菌株基本检测不到桔霉素的产生； 周礼红瞄］通过ＧｅｎＢａｎｋ公布的紫色红曲霉桔霉素聚酮体 编码序列设计引物扩增得到红色红曲霉ＣＩＣＣ５００６的桔 霉素合成酶相关基因序列，构建了ｐＢｐｋｓＣＴＩＨｙｇｒｏ载体 以及通过其中的酮酯酰合成酶的Ｎ端序列构建的 ｐＢｐｋｓＣＷ２Ｈｙｇｒｏ分别破坏ｐｋｓＣｒ基因，均实现了桔霉素合 成的阻断；徐民俊幽利用ｃｍＲ的无效等位基因片段置换紫 色红曲霉中的ｃｔｎＲ转录激活因子，在不引入外源抗性基因 的情况下使紫色红曲霉产生的桔霉素含量减少近５０％。
ｃａｒｒｉｅｒ ｐｒｏ—
对于洛伐他汀生物合成途径及相关酶和基因的最初 认识主要源于对土曲霉的研究［０３。研究发现，参与土曲霉 洛伐他汀合成途径的酶包括：两个多聚乙酰合成酶洛伐 他汀二酮体合成酶（１０ｖａｓｔａｔｉｎ
ｄｉｋｅｔｏｎｅ ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ，ＬＤＫＳ）
ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ，
ｔｅｉｎ，ＡＣＰ）及甲基转移酶（ｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＭｅＴ）功能域， 并分别参与合成洛伐他汀九酮主体和二酮侧链，再由ｌｏｖＤ 编码的转酯酶将二者连接起来合成洛伐他汀㈣。 ２００８年，ＣＨＥＮ
摘要：功能性红曲中三种主要的聚酮类化合物：洛伐他汀、桔霉素和红曲色素是影响功能性红曲产品品质的最重要因素。随着基因 工程技术的发展，研究人员正逐步尝试利用分子手段对上述三种聚酮类化合物的合成途径进行分析和改造，以提高功能性红曲产品 的品质。该文从分子生物学角度对目前报道的洛伐他汀、桔霉素和红曲色素的合成过程及合成途径相关基因的研究进展进行综述， 并对基因工程技术在上述三类聚酮类化合物的合成中的应用前景进行了展望。 关键词：功能性红曲；聚酮类化合物；洛伐他汀；桔霉素；红曲色素；合成途径；基因 中图分类号：Ｑ９３９．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５４—５０７１（２０１４）０８—００１０—０５
ｄｏｉ：１０．１１８８２／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４—５０７１．２０１４．０８．００３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ
ｏｎ
ｇｅｎｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｈｒｅｅ ｍａｉｎ ｐｏｌｙｋｅｔｉｄｅｓ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙ ｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｑｕａｎｌ，ＷＵ Ｙｕａｎｚｈｅｎ９１，ＺＨＡＯ
Ｗ等㈣研究了构巢曲霉
ｎｉｄｕｌａｎｓ）的ｌａｅＡ基因对在其异源表达的洛伐
Ｔａｂｌｅ １ Ｇｅｎｅ ｃｌｕｓｔｅｒ ｏｆ Ｉｏｖａｓｔａｔｉｎ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｉｎ
Ｍｏｎａｓｃｕｓ
为了进一步证实上述分析结果，２００９年，ＣＨＥＮ
Байду номын сангаас
Ｙ Ｐ
等［１３１又利用丛毛红曲霉内源的３一磷酸甘油醛脱氢酶启动 子的ｍｏｋＨ超表达载体转化丛毛红曲霉ＢＣＲＣ３８０７２，筛选 得到３个ｍｏｋＨ基因多拷贝菌株。经检测发现，ｍｏｋＨ基因 多拷贝菌株合成洛伐他汀的能力提高了２倍左右。而且， 通过ＰＴ—ＰＣＲ分析发现，ｍｏｋＨ基因多拷贝菌株中洛伐他 汀合成相关基因的表达均早于出发菌株，证实了ｍｏｋＨ作 为转录因子对洛伐他汀合成基因的正调控作用。此外，研 究者们还发现ｌａｅＡ编码的调控因子对于曲霉属的洛伐他 汀合成也具有调控作用。ＢＯＫ
收稿日期：２叭４—０６—０４ 基金项目：山东省自主创新重大专项项目资助（２０１３ＣＸＣ２０６０５）
他汀的含量高低而定。国家标准ＧＢ／Ｔ ５００９．２２２－－２００８《红 曲类产品中桔青霉素的测定》规定了红曲产品中桔霉素 的测定方法，本标准对液态样品中桔霉素的含量的定量
限为５０¨班，固态样品为ｌ ｍｇ／ｋｇＩ ２１，轻工行业标准ＱＢ／Ｔ
万方数据
２０１ ４ Ｖ０１．３３ Ｎｏ．８
・１ ２・
Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２７０
Ｃｈｉｎａ Ｂ ｒｅｗｉｎｇ
Ｙ Ｐ等［１１］
Ｆｏｒｕｍ ａｎｄ Ｓｕｍｍａｒｙ
与洛伐他汀二酮侧链的合成，印证了之前ＣＨＥＮ 的氨基酸序列分析结果。
表１ 红曲霉洛伐他汀生物合成基因簇分析同
敲除了紫色红曲霉中的这段ｐ丘ｓｃｒ基因编码的ＫＳ功能域 或ＡＣＰ功能域，结果发现敲除后菌株不再产生桔霉素，而 且其色素产量也未受到影响。这说明ｐｂｃＴ基因指导紫色 红曲霉中桔霉素前体多聚乙酰的合成。
Ｙ Ｐ等””利用土曲霉中ｌｏｖＢ基因的保
和洛伐他汀九酮体合成酶（１０ｖａｓｔａｔｉｎ ｎｏｎａｋｅｔｉｄｅ
ＬＮＫＳ）（分别由ｌｏｖＢ和ｌｏｖＦ基因编码）、转酯酶（由ｌｏｖＤ基
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Ｘｉａｏｙａｎｌ，ＺＨＡＯ Ｊｉｘｉｎ９２，ＬＩ Ｙａ０２，ＬＩ Ｊｉｓｈｕｎｌ４
Ｍｏｎａｓｃｕｓ
ＣＨＥＮ
ｆ１．ＳｈａｍｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ＢｉｏｔｅｃｌｍｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，
２０１ ４ Ｖ０１．３３ Ｎｏ．８
・１ ０・
Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２７０
Ｃｈｉｎａ Ｂ ｒｅｗｉｎｇ
Ｆｏｒｕｍ ａｎｄ Ｓｕｍｍａｒｙ
功能性红曲中三类主要聚酮类化合物合成途径相关基因研究进展
陈泉１，吴远征１，赵晓燕１，赵吉兴２，李耀２，李纪顺１术
（１．山东省科学院中日友好生物技术研究中心，山东省应用微生物重点实验室，山东济南２５００１４； ２．山东中惠食品有限公司，山东惠民２５１７０６）
ＢＣＲＣ３８０７２中的ｍｏｋＡ基因，ｍｏｋＡ基因缺失菌株经发酵 后检测发现其不再有合成洛伐他汀的能力，这进一步证 实了ｍｏｋＡ在参与洛伐他汀合成中的作用。随后，ＳＡＫＡＩ Ｋ 等口司在敲除了丛毛红曲霉中的ｍｏｋＢ基因后发现，在该丛 毛红曲霉的发酵产物中虽然检测不到洛伐他汀，但是却 有洛伐他汀的前体物莫纳可林的存在。这说明ｍｏｋＢ是参
ｌｏｖａｓｔａｔｉｎ，ｃｉｎｔｒｉｎｉｎ ａｎｄ ｍｏｎａｓｃｕｓ
ｐｉｇｍｅｎｔ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙ
ｉｎ
ａｎｄ
ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｌｅｖｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉ—
ａｓ
ｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｇｅｎｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｍｏｌｅｃ—
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｔｏ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍａｄ
ｏｎ
ｍｏｄｉｆｙ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｏｌｙｋｅｔｉｄｅｓ ａｂｏｖｅ，ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｍｃｔｉｏｎａｌ
Ｍｏｎａｓｃｕｓ