[發明專利]啤酒花短側鏈脂肪酸CoA連接酶CCL2及其編碼基因和應用

有效

• 申請號: 201210071094.2
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102618509A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王國棟;張鳳霞;徐海洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: C12N9/00
• 分類號: C12N9/00;C12N15/52;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12P7/22;C12P13/00;C12P19/32
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種啤酒花短側鏈脂肪酸CoA連接酶CCL2及其編碼基因和應用。

背景技術

啤酒花(Humulus?lupulus?L.)，也稱作忽布、蛇麻花等，是二倍體(2n＝2x＝20)屬于薔薇目大麻科葎草屬蛇麻種，是多年生攀緣草本植物，雌雄異株，雌花是由苞片復瓦狀排列形成球果狀花序，長3-4厘米，內層苞片下面生有大量黃色腺體腺毛。

啤酒花雌花主要用于釀造啤酒，是啤酒特有香味和苦味的主要來源，通常被認為是啤酒釀造的“綠色黃金”。2009年全球的啤酒銷售額是4700億美元，中國2008年的啤酒市場銷售額大約1000億人民幣，無論是國內國外，啤酒銷售市場仍在不斷的擴大。啤酒爽口不爽口，很大程度上取決于啤酒花風味品質(其它因素還包括大麥芽和酵母菌株等)。啤酒花作為重要的經濟作物而在我國中西部地區(新疆、甘肅、內蒙等地)有大面積種植，是當地農民的主要經濟來源。我國啤酒花當前存在的主要生產問題是酒花品種單一，風味品質較差，高檔啤酒制造所需酒花仍需要進口，僅在2008年我國就進口了總價值5千萬美元的啤酒花。

啤酒花風味品質主要是由一些酒花特有的次生代謝物(萜類，苦味酸，黃腐醇)的含量及比例決定的，這些化合物生物合成和積累主要是在啤酒花腺體腺毛中完成。啤酒花香味主要來源于其精油成分，主要包括單萜(月桂烯Myrcene)和倍半萜(石竹烯Caryophyllene和啤酒花烯Humulene)等。啤酒花苦味主要來源于苦味酸(分為α-，β-兩類)，其中α-苦味酸是含有兩個異戊烯基團的芳香類化合物的總稱(α-苦味酸在啤酒釀造過程中異構化產生苦味物質)，β-苦味酸的成分則是含有三個異戊烯基團芳香類化合物。除此之外，啤酒花腺體腺毛還合成積累大量的異戊烯基化的查耳酮(Prenylchalcone)，包括黃腐醇(Xanthohumol，Xan；Desmethylxanthohumol，DMX脫甲基黃腐醇)和少量異戊烯基化的黃酮(Prenylflavanone)，如6位或8位異戊烯基化的三羥黃烷酮等。(脫甲基)黃腐醇具有抗癌(尤其是前列腺癌)和抗氧化的功效(有效濃度低于10μM)，而且沒有明顯的毒副作用。苦味酸也表現出很好的藥用前景，如防止肝臟星形細胞纖維化，誘導腫瘤細胞凋亡，調控人體脂類代謝平衡等功效。黃腐醇和苦味酸的這一系列功效也是當下比較認同“適量飲用啤酒有益健康”的理論基礎，從某種意義上啤酒中黃腐醇和苦味酸有些像紅葡萄酒中白藜蘆醇(Resveratrol)的功效。但是，啤酒中的苦味酸，黃腐醇含量很低，而為達到保健功效成人需每天至少攝入150毫克左右，如何在不增加生產成本(加大啤酒花的使用量理論上可行，但很不經濟)的情況下增加啤酒中苦味酸、黃腐醇含量是一個比較棘手的實際生產問題。因此提高啤酒花中苦味酸、黃腐醇含量也是啤酒花育種行業不斷追求的目標之一。

早期的同位素示蹤(¹³C)實驗表明，苦味酸的芳香環母體骨架是由Valerophenone?Synthase(VPS)催化一分子的Isovaleryl-CoA和三個分子的Malonyl-CoA反應而成。相應的基因(VPS基因)克隆和功能分析已經完成，盡管VPS基因表達的組織特異性與苦味酸在不同組織中的含量趨勢有很好的相關性，但體外生化結果表明VPS基因并不能催化生成PIVP等預期的芳香環類產物，而是生成吡喃酮類副產物，而在啤酒花腺體腺毛中并沒有發現吡喃酮類化合物的積累。VPS可能與代謝途徑中其它蛋白(可能的候選蛋白包括異戊烯基轉移酶，P450等)相互作用組成代謝通道(Metabolic?channeling)直接生成苦味酸等終產物，預計的中間代謝產物(如PIVP)等在代謝反應過程中沒有被釋放出來。芳香類異戊烯基轉移酶也是目前次生代謝領域的研究熱點，一是因為該酶催化形成碳碳鍵(通常由于自由能勢較高而難以形成)；二是因為異戊烯基化的產物通常比底物有更高的生物活性，應用前景很廣泛。推測PIVP經兩步異戊烯化反應形成脫氧葎草酮(Deoxyhumulone)，脫氧葎草酮隨后經氧化反應生成終產物葎草酮(Humulone)，PIVP經連續三步異戊酰化反應生成蛇麻酮(Lupulone)。

對人類而言，很多植物次生代謝物具有治療疾病的重要功能，如治療瘧疾的特效藥青蒿素，抗癌藥物紫杉醇等。到目前為止，植物次生代謝化合物依然是探尋新藥的重要方向之一。

發明內容

本發明的目的是提供啤酒花短側鏈脂肪酸CoA連接酶CCL2及其編碼基因和應用。