[發(fā)明專利]催化天麻素或紅景天苷合成的糖基轉(zhuǎn)移酶及編碼該酶的基因及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510160496.3
• 申請日: 2015-04-07
• 公開（公告）號: CN104774815B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉濤;白艷芬;殷華;畢慧萍;莊以彬;馬延和
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N15/54;C12N1/21;C12P19/44;C12R1/19
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 陸藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及兩種催化天麻素合成、紅景天苷的糖基轉(zhuǎn)移酶及應用。

背景技術(shù)

天麻是蘭科植物天麻(Gastrodia elata B1.)的莖塊，為常用名貴中藥。植物天麻生于疏林下，林中空地、林緣，灌叢邊緣，海拔400-3200米，已被世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)評為易危物種，并被列入《瀕危野生動植物物種國際貿(mào)易公約》(CITES)的附錄Ⅱ中，同時也被列入中國《國家重點保護野生植物名錄(第二批)》中，為Ⅱ級保護植物。其根莖入藥用以治療頭暈目眩、肢體麻木、小兒驚風癲癇抽搐等癥。另據(jù)研究表明，天麻還具有刺激神經(jīng)系統(tǒng)、健腦、延緩衰老、增強機體免疫力和預防骨質(zhì)疏松等作用。天麻的主要藥用活性成分是天麻素及其苷元對羥基芐醇等。近年來，以天麻素作為主要原料生產(chǎn)的藥劑和食品等產(chǎn)品種類越來越多，其苷元對羥基芐醇是一種具有重要工業(yè)價值的酚類化合物，對羥基芐醇及其衍生物是多種有機化合物的合成前體。人們對天麻素及其苷元對羥基芐醇的關(guān)注程度不斷提高。除天麻素和對羥基芐醇外，天麻植物中還含有其它一些化學物質(zhì)，例如，對羥基苯甲醛。對羥基苯甲醛主要用于醫(yī)藥工業(yè)和香料工業(yè)的重要中間體，目前工業(yè)生產(chǎn)主要有苯酚、對甲酚、對硝基甲苯等原料路線。

天麻素(Gastrodin,GAS)具有以下特征：化學名稱為4-(hydroxymethyl)phenyl beta-D-glucopyranoside，分子式為C₁₃H₁₈O₇，分子量為286.1053，CAS號為62499-27-8，結(jié)構(gòu)式為其苷元對羥基芐醇(4-Hydroxybenzyl alcohol)具有以下特征：化學名稱為p-Hydroxybenzyl alcohol，分子式為C₇H₈O₂，分子量為124.0524，CAS號為623-05-2，結(jié)構(gòu)式為

目前，天麻素的生產(chǎn)主要是通過化學合成及對天麻植株進行萃取。化學合成法從前體開始需要多步反應，且副產(chǎn)物多、反應專一性差，另外該過程中需要使用毒性較強的溴素、紅磷等物質(zhì)造成了嚴重的三廢問題；植株萃取法存在含量太低，資源浪費、成本高、破壞生態(tài)環(huán)境等缺陷，比如西藏波密縣仿野生種植天麻的天麻素含量在0.41-2.28g/kg，其平均含量為0.88g/kg，而野生天麻的天麻素含量不到其四分之一。除化學合成和植株萃取外，微生物轉(zhuǎn)化及組織培養(yǎng)生產(chǎn)天麻素也是研究熱點。

周俊等以對溴代2′,3′,4′,6′-四乙酰-α-D-吡喃葡萄糖及對羥基苯甲醛為原料，成功合成了天麻苷。(周俊，楊雁賓，楊崇仁，天麻的化學研究Ⅱ-天麻苷及其類似物的合成，化學學報，1980，38(2):162-166)。

戴曉暢等以溴代乙酰糖基化化合物中間體和酚性化合物為底物，探索出了一種無需紅磷和溴素合成天麻苷的方法，產(chǎn)率在20％左右。(戴曉暢，彭嘯，吳松福，楊萬松，毛宇，天麻素及其類似酚性糖甙的化學合成工藝研究，催化學報，2004，13(2):83-85)。

朱宏莉等在38株霉菌和12株細菌中篩選出一株華根霉(Rhizopus chinensis Staito AS3.1165)，具有將對羥基苯甲醛轉(zhuǎn)化成天麻素的能力。轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮主要作用的是糖基化酶和還原酶；底物對羥基苯甲醛的轉(zhuǎn)化率為87.6％，天麻素的得率為11％。(朱宏莉，宋紀蓉，黃建新，張嘉，馬震宇，楊明琰，微生物轉(zhuǎn)化法合成天麻素，藥學學報，2006，41(11):1074-1077)。

蔡潔等報道了在人參毛狀根中進行天麻素的生物合成，在B₅液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)22天的人參毛狀根，添加1M對羥基芐醇的生物轉(zhuǎn)化，24h合成的天麻素含量占干重的6.65％，對羥基芐醇的轉(zhuǎn)化率達到84.8％。(蔡潔，家宜，華亞男，李楠，人參毛狀根生物合成天麻素轉(zhuǎn)化體系的建立，植物資源與環(huán)境學報，2005，14(2)：29-31)。

紅景天是生長在高寒無污染地帶的珍稀野生植物，是我國藏族人民的習用藥物，至今已有1000多年的應用歷史，具有刺激神經(jīng)系統(tǒng)、增加工作效率、消除疲勞和預防高山癥等作用。除此之外，紅景天還具有保護心腦血管，神經(jīng)細胞以及抗腫瘤抗輻射等功能。紅景天的主要藥用活性成分是紅景天苷及其苷元酪醇。近年來，以紅景天苷作為主要原料生產(chǎn)的藥劑、飲料、食品以及化妝品等產(chǎn)品種類越來越多，其苷元酪醇是一種具有重要工業(yè)價值的酚類化合物，酪醇及其衍生物是多種有機化合物的合成前體。人們對紅景天苷及其苷元酪醇的關(guān)注程度不斷提高。