[發明專利]一種糖基轉移酶突變體及其在催化天麻素生物合成中的應用

有效

• 申請號: 201711485080.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109957555B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉濤;殷華;莊以彬;馬延和
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N15/54;C12P19/44
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發明提供了一種糖基轉移酶突變體及其在催化天麻素生物合成中的應用，屬于基因工程技術領域。所述糖基轉移酶突變體，具有如序列表中SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。本發明以來源于植物庫頁紅景天中的糖基轉移酶UGT73B6的突變體UGT73B6MK作為親本，將389位的苯丙氨酸Phe(F)的位點突變為丙氨酸Ala(A)，提高了催化合成天麻素的酶活力。經改造后糖基轉移酶突變體，體外酶活力是親本UGT73B6^MK的4.9倍，體內轉化率是親本UGT73B6^MK的3.8倍，具有更好的催化活性，更適用于天麻素的工業化生產。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一種糖基轉移酶突變體及其在催化天麻素生物合成中的應用。

背景技術

糖基轉移酶(Glycosyltransferases，GT，EC 2.4.x.y)能夠催化活化的糖如UDP-glucose連接到不同的受體分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上。糖基化能改變受體分子的活性、增加受體分子的水溶性、分泌性及穩定性等，尤其決定了一些化合物的生物活性。植物源天然產物中有很多重要活性成分為糖基化產物，如植物源藥物天麻素(Gastrodin)即是底物對羥基芐醇在糖基轉移酶催化作用下發生酚羥基的葡萄糖基化反應而合成。

天麻素(Gastrodin，GAS)具有以下特征：化學名稱為4-(hydroxymethyl)phenylbeta-D-glucopyranoside，分子式為C₁₃H₁₈O₇，分子量為286.1053，CAS號為62499-27-8，結構式為：

天麻素苷元對羥基芐醇(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，結構式為：

天麻素具有鎮靜、抗驚厥、抗炎、鎮痛、擴張血管、抗氧化、增強機體免疫功能和抗老年癡呆等作用，在臨床上廣泛應用于神經衰弱及神經衰弱綜合癥、眩暈、頭痛及癲癰的輔助治療。國內以天麻素為藥效成分的醫藥保健品如天麻素注射液，天麻素膠囊、分散片等已經大量上市或取得臨床批文。目前，天麻素的生產主要是通過化學合成或對天麻植株進行萃取，然而化學合成存在高副產物、污染嚴重等問題，植物萃取存在資源限制等。通過微生物細胞直接轉化及組織培養生產天麻素等僅處于實驗室研究階段，存在周期長、產量低等問題。亟待開發綠色、高效、規模化生產天麻素的方式。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種糖基轉移酶突變體及其在催化天麻素生物合成中的應用，所述糖基轉移酶突變體具有高酶活的特點，有利于工業化生物方法生產天麻素。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種糖基轉移酶突變體，具有如序列表中SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。

本發明提供了所述的糖基轉移酶突變體編碼基因，具有如序列表中SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。

本發明提供了一種糖基轉移酶重組質粒，所述重組質粒中包括所述的糖基轉移酶突變體編碼基因。

本發明提供了一種糖基轉移酶重組菌株，所述重組菌株為轉化有所述重組質粒的的表達載體。

本發明提供了所述糖基轉移酶突變體或所述糖基轉移酶重組菌株在催化底物合成天麻素中的應用。

優選的，催化底物為對羥基芐醇和/或UDP-葡萄糖。

優選的，所述催化的溫度為28～35℃。