[發明專利]一種參與紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 201810148877.3
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108060143B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 黃璐琦;王升;郭蘭萍;王瑞杉;劉談
• 申請（專利權）人: 中國中醫科學院中藥研究所
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/53;C12P7/66
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種參與紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其編碼基因與應用。CYP76B74蛋白的氨基酸序列如序列表中序列1所示。實驗證明，CYP76B74蛋白與紫草素類化合物合成密切相關，其能將對苯二酚2?香葉醌催化成為3”羥基?對苯二酚2?香葉醌。本發明對于調節生產植物萘醌類化合物和通過生物技術提高新疆紫草中萘醌類活性成分紫草素類的含量具有重要的理論和實際意義。

技術領域

本發明屬于藥用植物基因工程領域，具體涉及一種參與紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其編碼基因與應用。

背景技術

藥用植物活性成分通常是植物生長發育和適應環境過程中次生代謝產生的一類小分子有機化合物。活性成分生物合成途徑的解析是藥用植物次生代謝產物研究的核心內容。隨著植物功能基因組研究的廣泛與深入，獨具特色又有廣闊應用前景的藥用植物次生代謝合成相關功能基因的研究逐漸成為研究的熱點，這些基因的克隆將為詮釋藥用植物有效成分的生物合成途徑及其調控機制，為藥材品質的形成提供理論基礎，同時為利用生物技術提高目標成分含量或直接生產有效成分或中間體帶來廣闊的應用空間。

新疆紫草Arnebia euchroma(Royle)Johns是傳統中藥材紫草Arnebiae Radix的重要來源，已被列為野生藥材動植物資源三類保護品種。新疆紫草的有效化學成分主要分為兩大類，一類是脂溶性的萘醌類化合物和紫草素類化合物；另一類是水溶性成分，主要是多糖類和酚酸類。現代藥理學研究發現紫草素類化合物具有抗腫瘤、抗HIV活性、調節免疫、抗生育、抗血栓、鎮靜、促進傷口愈合等多種臨床作用，在醫藥行業應用廣泛。此外，紫草素更是重要的天然染料被國際上稱為“天然紅色素之王”，具有很高的經濟價值。

紫草素為萘醌類化合物。現有研究表明，硬紫草(L.erythrorhizon)細胞的微粒體蛋白中存在對苯二酚2-香葉醌-3”羥化酶(2-Geranylhydroquinone-3”-hydroxylase，GHQ3”H)，其可以將對苯二酚2-香葉醌(2-Geranylhydroquinone，GHQ)催化成為3”羥基-對苯二酚2-香葉醌(3”-Hydroxy-2-Geranylhydroquinone，3”HGHQ)。對苯二酚2-香葉醌-3”羥化酶是紫草素生物合成過程中的一個關鍵酶，它是單萜苯醌環化成萘醌前的一步關鍵的修飾。但是至今未獲得對苯二酚2-香葉醌-3”羥化酶的氨基酸序列。因此，編碼對苯二酚2-香葉醌-3”羥化酶的基因的克隆和功能研究是解析紫草素生物合成途徑的關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種參與紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其編碼基因與應用。

本發明提供了一種蛋白質，獲自新疆紫草，命名為CYP76B74蛋白，可為如下f1)或f2)或f3)或f4)：

f1)氨基酸序列是序列表中序列1所示的蛋白質；

f2)在序列表中序列1所示的蛋白質的N端或/和C端連接標簽得到的融合蛋白質；

f3)將序列表中序列1所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加得到的與紫草素合成相關的蛋白質；

f4)與序列表中序列1限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同一性，來源于新疆紫草且與紫草素合成相關的蛋白質。

為了使f1)中的蛋白質便于純化和檢測，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標簽。

表1.標簽的序列

上述f3)中的蛋白質可人工合成，也可先合成其編碼基因，再進行生物表達得到。

本發明還保護編碼CYP76B74蛋白的核酸分子(CYP76B74基因)。