[發(fā)明專利]一種糖基轉移酶在生物合成紅景天苷中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611200315.6
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108220264B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉濤;殷華;莊以彬;何慶林;馬延和
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12P19/44;C12N15/70;C12N1/21;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: 宋潔瑾

本發(fā)明公開了一種糖基轉移酶在生物合成紅景天苷中的應用，通過催化底物酪醇生成紅景天苷，核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。本發(fā)明提供的糖基轉移酶UGT73C5能高效轉化酪醇合成紅景天苷，為紅景天苷的工業(yè)化生產奠定了基礎。

技術領域

本發(fā)明涉及生物技術領域，尤其涉及一種糖基轉移酶UGT73C5在生物合成紅景天苷中的應用。

背景技術

糖基化反應是指在糖基轉移酶(Glycosyltransferases，GT，EC 2.4.x.y)的催化作用下，將活化的糖分子連接到受體分子上，改變受體分子的活性、增加受體分子的水溶性及分泌性等。糖基化是植物次生代謝中的關鍵反應之一，是決定植物天然產物的生物活性的重要因素。植物源中藥中有很多重要活性成分都是糖基化的產物，比如紅景天的活性成分紅景天苷，天麻活性成分天麻素等。由于糖基轉移酶在植物天然產物糖基化和生理功能中發(fā)揮的關鍵作用及其在生物技術中潛在的應用價值，近幾年廣受關注。

糖基轉移酶(GTs)根據序列相似性、特征結構域、糖苷鍵立體構型以及底物特異性等可以分成92個家族。尿苷二磷酸(UDP)-糖基轉移酶(UGTs)屬于家族1，其廣泛存在于植物、動物、真菌、細菌以及病毒中，催化供體糖基基團轉移至小分子受體上，這些小分子受體如次級代謝物、生物或非生物毒素、植物激素等。UGT73C5來源于植物擬南芥，是UGT73C亞家族的一員。研究表明UGT73C5可以催化油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)類化合物發(fā)生糖基化，如油菜素甾酮(castasterone,CS)和油菜素內酯(brassinolide,BL)等(Poppenberger,B.,Fujioka,S.,Soeno,K.,George,G.L.,Vaistij,F.E.,Hiranuma,S.,Seto,H.,Takatsuto,S.,Adam,G.,Yoshida,S.,Bowles,D.(2005)The UGT73C5ofArabidopsis thaliana glucosylates brassinosteroids.Proc Natl Acad Sci U SA.102,15253-8)，尚未有其催化對羥基苯乙醇(酪醇,Tyrosol)的醇羥基發(fā)生糖基化生成紅景天苷(Salidroside)的報道。

紅景天原是我國藏族人民的習用藥物，至今已有1000多年的應用歷史，主治氣虛血瘀，胸痹心痛，中風偏癱，倦怠氣喘，具有扶正固本、補氣養(yǎng)血、滋陰益肺的神奇功效，歷代藏醫(yī)將其視為“吉祥三寶”。紅景天苷是紅景天的主要藥效成分，近年來更是作為環(huán)境適應藥物如抗高原癥和抗氧化美白護膚品備受關注，極具有開發(fā)前景。紅景天苷化學名稱為2-(4-hydroxyphenyl)ethyl-β-D-glucopyranoside，分子式為C14H20O7，分子量為300.304，CAS號為10338-51-9。迄今為止，序列清楚、生化功能確切的紅景天苷葡萄糖基轉移酶很少。Han-Song Yu等研究人員從紅景天植物中克隆得到UGT73B6等3個紅景天苷合成相關的葡萄糖基轉移酶(Yu,H.S.,Ma,L.Q.,Zhang,J.X.,Shi,G.L.,Hu,Y.H.,Wang,Y.N.(2011)Characterization of glycosyltransferases responsible for salidrosidebiosynthesis in Rhodiola sachalinensis.Phytochemistry.72,862-70)。本實驗室白艷芬等研究人員在大腸桿菌中過表達這三個酶，發(fā)現(xiàn)只有UGT73B6能催化合成紅景天苷，而且催化效率較低，添加2mM酪醇時UGT73B6底物轉化率只有6％(Bai,Y.,Bi,H.,Zhuang,Y.,Liu,C.,Cai,T.,Liu,X.,Zhang,X.,Liu,T.,Ma,Y.(2014).Production of salidroside inmetabolically engineered Escherichia coli.Scientific reports.4,6640)。葡萄糖基轉移酶是生物合成紅景天苷的瓶頸酶，因此獲得催化活性高的糖基轉移酶，是創(chuàng)建高效合成紅景天苷生物合成通路的關鍵之一。

發(fā)明內容