[發明專利]一種茶樹咖啡堿轉運蛋白及其編碼基因和應用

在審

• 申請號: 202111353764.5
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114164187A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 王麗鴛;張亞真;成浩;韋康;阮麗
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院茶葉研究所
• 主分類號: C12N9/00
• 分類號: C12N9/00;C12N15/52;C12N15/81;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 沈淵琪

一種茶樹咖啡堿轉運蛋白CsPUP10.1及其編碼基因和應用，屬于生物基因工程技術領域。本發明一方面提供了茶樹咖啡堿轉運蛋白CsPUP10.1及其編碼基因，另一方面提供了茶樹咖啡堿轉運蛋白編碼基因的用途。本發明新發現了茶樹咖啡堿轉運蛋白CsPUP10.1，將該蛋白對應的基因在酵母中過表達，可以減輕咖啡堿對細胞的毒害作用，增強酵母對咖啡堿的耐受能力。

技術領域

本發明屬于生物基因工程技術領域，具體涉及一種茶樹咖啡堿轉運蛋白CsPUP10.1及其編碼基因和應用。

背景技術

咖啡堿(caffeine)，是植物中一類重要的嘌呤生物堿，也是茶樹中特異的次生代謝產物之一，占總生物堿含量的95％以上。茶樹中的咖啡堿主要分布于葉片，占總干重的2％-3％，是茶葉品質和風味形成的主要成分。由于咖啡堿對人體具有興奮、利尿等功效，還被廣泛應用于藥物和食品的生產研發。

研究發現，嘌呤透性酶(purine permeases,PUPs)是一類對嘌呤具有高親和性的能量依賴型質子耦合轉運蛋白，參與了細胞分裂素、生物堿、維生素B6等多種嘌呤類衍生物在植物體內的轉運過程。生物堿合成后的轉運，一方面可以緩解其對細胞的毒害作用；另一方面還可反饋調節其合成途徑，有利于生物堿在植物體內的積累。在煙草、罌粟等含有生物堿的植物中，PUPs轉運生物堿的功能均已得到證實。

目前，有關茶樹咖啡堿轉運的基因及蛋白質未見任何報道。鑒于茶樹中含有豐富的咖啡堿，其轉運過程是咖啡堿累積的重要環節，因此CsPUP10.1基因的發現對于研究茶樹咖啡堿代謝途徑具有重要的意義，也為以后利用微生物發酵生產咖啡堿奠定基礎。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供一種茶樹咖啡堿轉運蛋白CsPUP10.1及其編碼基因和應用的技術方案。

所述的一種轉運咖啡堿的蛋白質，其特征在于該蛋白質的氨基酸序列為：

1)SEQ ID No.2所示的氨基酸序列；或

2)SEQ ID No.2所示的氨基酸序列經替換、缺失和/或添加一個或幾個氨基酸殘基形成的具有同等功能的氨基酸序列。

所述的編碼蛋白質的基因,其特征在于該基因的核苷酸序列為：

1)SEQ ID No.1所示的核苷酸；或

2)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列經取代一個或幾個核苷酸，得到編碼CsPUP10.1的核苷酸序列。

所述編碼基因的重組載體。

所述的編碼基因在調控茶樹葉片咖啡堿含量中的應用。

所述的編碼基因在提高酵母咖啡堿耐受性中的應用。

所述的一種制備咖啡堿耐受性提高的轉基因酵母的方法，其特征在于包括如下步驟：將編碼基因導入咖啡堿轉運功能缺陷型酵母突變體fcy2中，使該基因過量表達，以減輕咖啡堿對細胞的毒害作用，增強酵母對咖啡堿的耐受能力，所述的編碼基因的核苷酸序列為：

1)SEQ ID No.1所示的核苷酸；或

2)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列經取代一個或幾個核苷酸，得到編碼CsPUP10.1的核苷酸序列。

本發明的實驗證明，本發明新發現了茶樹咖啡堿轉運蛋白CsPUP10.1，將該蛋白對應的基因在酵母中過表達，可以減輕咖啡堿對細胞的毒害作用，增強酵母對咖啡堿的耐受能力。

附圖說明

圖1為茶樹CsPUP10.1的基因和氨基酸序列；

圖2為茶樹不同組織中CsPUP10.1基因qPCR相對定量結果；

圖3為不同茶樹品種葉片中咖啡堿含量；