[發(fā)明專利]莨菪醛還原酶及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910826205.8
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110452916B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 廖志華;陳敏;楊春賢;邱飛;曾俊嵐
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C12N15/53
• 分類號: C12N15/53;C12N9/04;C12N15/82;C12N5/10
• 代理公司: 重慶航圖知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發(fā)明公開了莨菪醛還原酶(hyoscyamine aldehyde reductase synthase，HAR)及其應用，具有如SEQ ID NO.4所示的氨基酸殘基序列，如SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列；經(jīng)原核表達后催化的莨菪醛還原反應產(chǎn)物為莨菪堿，將莨菪醛還原酶用于轉化顛茄后能夠提高顛茄細胞系中莨菪堿的含量，為提高顛茄中托品烷生物堿的含量具有重要的意義。

技術領域

本發(fā)明涉及生物技術領域，具體涉及莨菪醛還原酶，還涉及莨菪醛還原酶的應用。

背景技術

托品烷類生物堿(tropane alkaloids，Tas)是一類具有巨大醫(yī)療價值的抗膽堿藥物，廣泛用于麻醉、鎮(zhèn)痛、止咳、平喘和抗暈動病，也用于控制帕金森病的僵直和震顫。臨床上常用的是莨菪堿(hyoscyamine)和東莨菪堿(scopolamine)，兩者的市場需求均十分巨大，其中以東莨菪堿毒副作用更弱，藥效更強，價格也更昂貴。目前TAs都是從少數(shù)茄科TAs資源植物中提取，包括顛茄(Atropa belladonna)、曼陀羅(Datura stramonium)和莨菪(Hyoscyamus niger)，顛茄是東莨菪堿和莨菪堿最主要的商業(yè)栽培藥源，也是藥典收錄的TAs藥源植物。野生顛茄植株中莨菪堿質量分數(shù)為0.02％～0.17％(干重)，東莨菪堿含量極低，僅為干重的0.01％～0.08％。因此，培育托品烷生物堿高產(chǎn)顛茄一直是該行業(yè)長期追求的目標。

大部分植物次生代謝產(chǎn)物其在天然植物中的含量極低，而使用化學合成的方法，工藝流程復雜、成本太高，并且還有許多植物次生代謝產(chǎn)物的生物合成途徑不清晰，無法實現(xiàn)化學全合成。因此，研究人員開始探索其他的提高植物次生代謝產(chǎn)物含量的方法。例如，在植物中過量表達次生代謝生物合成途徑關鍵酶基因，打破代謝產(chǎn)物合成的限速步驟，從而促進最終有用代謝產(chǎn)物在植物體內(nèi)的積累，獲得更有經(jīng)濟價值的材料。在顛茄中，過量表達H6H基因后，顛茄中的莨菪堿大量轉化為更有價值的東莨菪堿，極大地提高了顛茄的經(jīng)濟價值。莨菪堿既是重要的抗膽堿藥物也是東莨菪堿的直接前體。植物次生代謝工程的應用依賴于次生代謝產(chǎn)物生物合成途徑的解析。因此，克隆莨菪堿生物合成基因，對于改良并提高顛茄中托品烷生物堿的含量具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種莨菪醛還原酶；本發(fā)明的目的之二在于提供莨菪醛還原酶基因；本發(fā)明的目的之三在于提供含有所述莨菪醛還原酶基因的重組表達載體；本發(fā)明的目的之四在于提供含有所述莨菪醛還原酶基因的轉基因細胞系或轉基因重組菌；本發(fā)明的目的之五在于提供所述莨菪醛還原酶在體內(nèi)或體外催化莨菪醛還原生成莨菪堿的應用；本發(fā)明的目的之六在于提供所述莨菪醛還原酶基因、所述的重組表達載體在不具有托品烷生物堿生物合成途徑的原核生物或真核生物中重建莨菪堿合成途徑中的應用；本發(fā)明之七在于提供所述莨菪醛還原酶、所述莨菪醛還原酶基因、所述的重組表達載體、所述的轉基因細胞系或轉基因重組菌在具有托品烷生物堿生物合成途徑的生物中提高莨菪堿含量中的應用；本發(fā)明的目的之八在于提供一種提高托品烷生物堿合成植物中莨菪堿含量的方法。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

1、莨菪醛還原酶，具有下述氨基酸殘基序列之一的蛋白質：

1)如SEQ ID NO.4所示的氨基酸殘基序列；

2)將SEQ ID NO.4中的氨基酸殘基經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有莨菪醛還原酶功能的氨基酸酸序列。

2、莨菪醛還原酶基因，所述莨菪醛還原酶基因具有下述核苷酸序列之一：

1)如SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列；

2)編碼如SEQ ID NO.3所示核苷酸序列的多核苷酸；

3)與1)或2)限定的核苷酸序列具有80％以上的同源性且編碼具有所述莨菪醛還原酶功能的核苷酸序列；