[發(fā)明專利]新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白及其編碼基因與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710343107.X
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107267477B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳士林;尹青崗;孫偉;曾君南;韓小燕;黃銘坤;宋馳;冷梁;師玉華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所;江西青峰藥業(yè)有限公司
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N15/54;C12N15/11;C12P17/04
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 高芬芳

本發(fā)明公開了新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。本發(fā)明所提供的新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白是如下a)或b)的蛋白質(zhì)：a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；b)將序列表中序列2所示的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且對新穿心蓮內(nèi)酯具有催化活性的由a)衍生的蛋白質(zhì)。本發(fā)明基于穿心蓮高通量測序的相關(guān)結(jié)果，用反向遺傳學(xué)的方法找到并鑒定新穿心蓮內(nèi)酯合成的最后一步關(guān)鍵酶ApUGT73AU1，填補(bǔ)新穿心蓮內(nèi)酯和脫水穿心蓮內(nèi)酯苷生物合成途徑的終端空白，為進(jìn)一步生物合成新穿心蓮內(nèi)酯和脫水穿心蓮內(nèi)酯苷提供了糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白及其編碼序列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

穿心蓮是應(yīng)用廣泛的重要藥用植物，其提取物具有清熱解毒、消炎、消腫止痛作用。其主效成分——穿心蓮內(nèi)酯已被制作為多種非處方藥，而另一種主效成分——新穿心蓮內(nèi)酯單體還未成藥，因此新穿心蓮內(nèi)酯的生物合成途徑的研究將具有重要的醫(yī)學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價值。

穿心蓮屬于爵床科，該屬約包括20種，其中藥用的主要是穿心蓮(Andrographispaniculata(Bm.F)Nees)，它被認(rèn)為是苦味之王，被中國、印度、泰國和馬來西亞等國家廣泛應(yīng)用。穿心蓮提取物在治療咽喉炎、流感和上呼吸道感染效果良好，并且還對瘧疾和HIV具有治療作用。

現(xiàn)在中國食品藥品監(jiān)督管理局(SFDA)批準(zhǔn)的穿心蓮藥品，常見的有穿王消炎膠囊、穿心蓮內(nèi)酯軟膠囊和穿心蓮內(nèi)酯滴丸，主要利用的為穿心蓮內(nèi)酯(andrographolide)。新穿心蓮內(nèi)酯(neoandrographolide)與穿心蓮內(nèi)酯同為穿心蓮的主效成分，它們具有同樣的二萜骨架結(jié)構(gòu)，但是新穿心蓮內(nèi)酯比穿心蓮內(nèi)酯多了一個葡萄糖基，少了兩個羥基(圖1)。新穿心蓮內(nèi)酯結(jié)構(gòu)上的特征使得它可能具有穿心蓮內(nèi)酯相似或不同的藥理作用。

同穿心蓮內(nèi)酯藥理作用相似，體內(nèi)外實驗表明新穿心蓮內(nèi)酯在抗炎、抗腫瘤、降血壓、治療冠心病等方面具有顯著作用。陳詠梅還發(fā)現(xiàn)新穿心蓮內(nèi)酯在治療肺部腫瘤方面更有效果；新穿心蓮內(nèi)酯可能在治療老年性癡呆(Alzhemier氏病)起到重要作用，穿心蓮內(nèi)酯藥理研究中還未有此方面的報到。

因此，新穿心蓮內(nèi)酯成為穿心蓮類新藥的研究熱點，對其生物合成途徑的研究將具有重要的研究意義和潛在的巨大經(jīng)濟(jì)價值。

新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶催化了其合成途徑的最后一步反應(yīng)，此酶的鑒定將為新穿心蓮內(nèi)酯生物合成途徑的整體解析起到極大的促進(jìn)作用，并為其生物合成提供理論基礎(chǔ)。

雖然穿心蓮內(nèi)酯的骨架二萜結(jié)構(gòu)——ent-柯巴基焦磷酸(ent-CPP)的合酶已經(jīng)被鑒定，但是下游途徑都是未知的，包括可能的去磷酸化酶、P450酶和糖基轉(zhuǎn)移酶。這使得生物合成新穿心蓮內(nèi)酯或者穿心蓮內(nèi)酯幾乎不能實現(xiàn)。

值得一提的是，糖基轉(zhuǎn)移酶負(fù)責(zé)代謝終端產(chǎn)物的糖基化修飾，且其催化反應(yīng)的底物和產(chǎn)物清晰，它的鑒定將為整個途徑的解析起到重要指引作用。對新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶的鑒定，將為生物合成新穿心蓮內(nèi)酯提供酶學(xué)基礎(chǔ)，并為解析新穿心蓮內(nèi)酯合成途徑起到鋪墊作用。

新穿心蓮內(nèi)酯的生物合成將為其新藥創(chuàng)制提供充足的原料保障，并為其它藥用植物研究提供借鑒。目前人們已通過合成生物學(xué)實現(xiàn)了多種藥用植物主要成分的生物合成。Paddon等在酵母里合成高含量的青蒿酸(25g/L)，這為發(fā)展中國家的瘧疾患者用上廉價的青蒿素提供了可能。人參皂苷苷元和稀有人參皂苷Compound K也已實現(xiàn)了生物合成，其中Compound K還被SFDA批準(zhǔn)了進(jìn)行實驗。甘草次酸和甘草酸糖基轉(zhuǎn)移酶的鑒定，為生物合成甘草次酸和甘草酸提供了理論基礎(chǔ)。同理，新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶的鑒定也將極大地推進(jìn)新穿心蓮內(nèi)酯的生物合成，為其成為新藥提供充足的原料，同時，這也將為其它藥用植物的研究提供思路。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)以上領(lǐng)域的不足，本發(fā)明提供了新穿心蓮內(nèi)酯糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。