[發明專利]托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1及其應用

有效

• 申請號: 202110832216.4
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113563440B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 廖志華;陳敏;楊春賢;曾俊嵐;邱飛
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;C12N15/81;C12N1/19;A01H5/00;A01H6/82
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發明公開了托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1及其應用，托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.8所示，或SEQ?ID?NO.8所示序列經一個或幾個氨基酸殘基的取代、突變或缺失且編碼具有相同功能的氨基酸序列；該蛋白在側根中的表達量最高，在主根中表達量較低，且定位于細胞質膜，推測具有莨菪堿轉運功能，通過酵母轉運實驗驗證了其莨菪堿轉運功能，并在顛茄植株中過表達AbTAUP1提高顛茄中的莨菪堿產量，因此可用于提供莨菪堿合成植物中莨菪堿轉運能力，提高莨菪堿產量，對提高托品烷生物堿在植物種的含量具有重要意義。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1，還涉及托品烷生物堿轉運蛋白的應用。

背景技術

托品烷生物堿(Tropane?Alkaloid，TA)是一類作用于副交感神經的抗膽堿藥物。其代表性藥物莨菪堿、東莨菪堿及其衍生物已廣泛用于麻醉劑、治療帕金森、因平滑肌痙攣引起的多種臟器絞痛和哮喘等方面，市場需求巨大。目前托品烷生物堿仍完全依賴于從少數茄科藥用植物中提取，包括顛茄(Atropa?belladonna)、曼陀羅(Datura?stramonium)和莨菪(Hyoscyamus?niger)。顛茄是《中國藥典》收錄并規定的用于生產莨菪堿和東莨菪堿的商業栽培藥源植物。野生顛茄植株中莨菪堿質量分數為0.02％～0.17％(干重)，東莨菪堿含量僅為干重的0.01％～0.08％。因此，培育托品烷生物堿高產藥用植物一直是該行業長期追求的目標。隨著基因工程技術的快速發展，基于靶向改造生物合成途徑的代謝工程方法已成為提高藥源植物中莨菪堿和東莨菪堿含量的重要手段。近年來，酵母工程化平臺的建立和合成生物學的發展，為解決市場上托品烷生物堿資源短缺提供了一種可能的策略。但目前托品烷生物堿全合成酵母菌株中，莨菪堿產量最高僅為80μg.L^-1，東莨菪堿產量最高僅為30μg.L^-1，遠低于商業生產需求。

顛茄、曼陀羅和莨菪等托品烷生物堿藥源植物全株富含莨菪堿，但已有研究表明，莨菪堿生物合成途徑酶基因均在植物次生根中特異性表達。因此，莨菪堿雖然只在植物的次生根中特異性合成，但會被轉運至地上部分進行儲存。次生根是生物合成的“源”，而地上部分則為儲存用的“庫”。增強“源”至“庫”的轉運過程有利于拉動生物合成的代謝流。因此，托品烷生物堿轉運蛋白對托品烷生物堿植物代謝工程和微生物合成生物學都具有非常重要的應用價值。但遺憾的是，至今仍未見由托品烷生物堿轉運蛋白的相關報道。因此，急需對托品烷生物堿轉運蛋白，以提高植株中莨菪堿產量。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1；本發明的目的之二在于提供含有編碼所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1基因的重組表達載體；本發明的目的之三在于提供含有編碼所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1基因的宿主；本發明的目的之四在于提供所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1在提高莨菪堿合成植物莨菪堿含量中的應用；本發明的目的之五在于提供所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1在提高莨菪堿合成植物中莨菪堿轉運能力中的應用；本發明的目的之六在于提供提高莨菪堿合成植物中莨菪堿含量的方法。

為達到上述目的，首次發現了一個托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1，通過酵母轉運實驗驗證了其莨菪堿轉運功能，并在顛茄植株中過表達AbTAUP1提高顛茄中的莨菪堿產量，具體方案如下：

1、托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1，所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.8所示，或SEQ?ID?NO.8所示序列經一個或幾個氨基酸殘基的取代、突變或缺失且編碼具有相同功能的氨基酸序列。

優選的，編碼所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.7所示，或SEQ?ID?NO.7所示序列經一個或幾個核苷酸的取代、突變或缺失且編碼具有相同功能的核苷酸序列。

2、含有編碼所述托品烷生物堿轉運蛋白AbTAUP1基因的重組表達載體。