[發(fā)明專利]一個轉運石蒜堿的ABC轉運蛋白及其編碼基因與應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110354954.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112794891B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 王蓉;汪仁;李曉丹;江玉梅;劉彥彤;周正雄;張越;徐晟
• 申請（專利權）人: 江蘇省中國科學院植物研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/81;C12N1/19;C12P17/18;C12R1/865
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本發(fā)明涉及ABC轉運蛋白及其編碼基因與應用。本發(fā)明首次揭示了石蒜科植物忽地笑的ABC轉運蛋白，其具有結合石蒜堿并使之跨細胞膜運輸?shù)墓δ堋１景l(fā)明還揭示了編碼所述ABC轉運蛋白的多核苷酸，表達所述ABC轉運蛋白的載體與宿主細胞，以及實現(xiàn)石蒜堿跨生物膜內向轉運的方法。

技術領域

本技術涉及生物技術和植物生物學領域；更具體地，本發(fā)明涉及一種來源于石蒜科植物的ABC轉運蛋白及其編碼基因與應用。

背景技術

生物分子跨細胞膜運輸是植物生理過程中重要的事件之一，是植物體內物質交流運輸和積累的重要步驟。ABC轉運蛋白(ATP?binding?cassette?transporter)其轉運的底物包括多糖、多肽、生物堿、激素等代謝產物，以水解ATP產生的能量實現(xiàn)對特異性底物的跨膜轉運，在植物體內具有重要的生理功能。ABC轉運蛋白不僅參與了底物的轉運過程而且與其底物的產量也有正密切的聯(lián)系。例如在黃連中發(fā)現(xiàn)了位于細胞膜上的轉運小檗堿的轉運蛋白CjABCB1和CjABCB2。其中CjABCB1的表達水平，與黃連中的小檗堿的含量有密切關系。CjABCB2則參與了小檗堿由根到根狀莖的長距離運輸過程。

產物毒性是微生物生產化合物的瓶頸之一，而轉運蛋白介導的分子跨膜轉運為解決該問題提供了有效的途徑。如在產β-胡蘿卜素的酵母細胞中誘導表達ABC轉運蛋白--Snq2p可以增強β-胡蘿卜素的外排量，也提高了胞內β-胡蘿卜素的含量近1.7倍。

忽地笑(Lycoris?aurea)是石蒜科石蒜屬的多年生草本植物，其體內含有豐富的石蒜科生物堿，如加蘭他敏、石蒜堿、多花水仙堿以及文殊蘭堿等，與其他生物堿等天然產物。這些天然產物具有一定的生物活性和應用價值。如，加蘭他敏作為乙酰膽堿酯酶抑制劑，在臨床上用于治療中輕度阿爾茨海默病。石蒜堿經氫化后生成的二氫石蒜堿有較強的抗阿米巴痢的作用，且毒性較小，以供臨床使用。由石蒜堿制成的內胺鹽有一定的抗腫瘤作用。這些石蒜科生物堿有著較強的應用和市場需求。其生物合成有著巨大的市場潛力。但是在解決石蒜科生物堿合成途徑的同時也要考慮到其轉運蛋白對生物合成的影響和作用。目前，轉運石蒜科生物堿的轉運蛋白尚未被分離與克隆。因此，本領域有必要開發(fā)石蒜科生物堿的轉運蛋白。該蛋白及其編碼基因可通過轉基因植物和異源表達的方式進行石蒜科生物堿的生物轉化與生物合成。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種石蒜科植物的ABC轉運蛋白，所述的ABC轉運蛋白選自：

(a)氨基酸序列如SEQ?ID?NO；1所示的蛋白質：或

(b)將SEQ?ID?NO:1氨基酸序列經過一個或多個氨基酸殘基的取代、缺失或者添加而形成的，且具有石蒜堿轉運活性的由(a)衍生的蛋白質；或

(c)與SEQ?ID?NO:1氨基酸序列有至少85％序列相同性，且具有石蒜堿轉運活性的衍生的蛋白質。

本發(fā)明SEQ?ID?NO:1所示的蛋白質是從忽地笑(Lycoris?aurea)中分離得到的一種新的ABC轉運蛋白。為便于敘述，將SEQ?ID?NO:1所示的蛋白命名為LaABCB11.

在一個優(yōu)選例中，所述的轉運功能是指將石蒜堿從生物膜的外側向內側運輸?shù)墓δ堋?/p>

在另一個優(yōu)選例中，所述的序列(c)還包括：由(a)或(b)添加了序列標簽、信號序列或者分泌信號序列后所形成的融合蛋白。

本發(fā)明的另一目的在于提供分離的多核苷酸，該多核苷酸是編碼所述ABC轉運蛋白的多核苷酸。

在一個優(yōu)選例中，該核苷酸序列如SEQ?ID?NO:2所示。

應理解，考慮到密碼子的簡并性以及不同物種密碼子的偏好性，本領域研究人員可以根據需要使用適合特定物種表達的密碼子。因而，本發(fā)明ABC轉運蛋白的多核苷酸還包括有SEQ?ID?NO:2所示核苷酸序列經過取代、缺失和/或增加一個或幾個核苷酸，得到的編碼具有ABC轉運蛋白活性的核苷酸序列。