[發明專利]一種生產吉瑪烯A的萜類合酶及其應用

在審

• 申請號: 202211215640.5
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115851789A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 羅紅梅;郭妙弦;陳泓宇;董樹廷;武新玲
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院藥用植物研究所
• 主分類號: C12N15/60
• 分類號: C12N15/60;C12N9/88;C12N15/70;C12N1/21;C12P5/00;C12R1/19
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

一種生產吉瑪烯A的萜類合酶及其應用。本發明涉及了一個吉馬烯A合酶AarTPS34基因及其編碼產物與應用。本發明從艾葉片中克隆得到AarTPS34基因，AarTPS34基因是首次從艾中得到的倍半萜類化合物吉馬烯A生物合成的關鍵酶基因。通過實驗證明：本發明的AarTPS34蛋白能夠催化前體物質法尼基焦磷酸FPP生成倍半萜類化合物吉馬烯A，吉馬烯A是抗癌活性成分β?欖香烯的合成前體，研究吉馬烯A對艾葉藥材的品質提高和生產植物單萜類化合物具有重要的理論及實際意義。

技術領域

本發明涉及藥用植物分子生物學和基因工程技術領域，更具體地說是涉及一種生產吉瑪烯A的萜類合酶及其應用。

背景技術

艾(Artemisia argyi)為菊科蒿屬藥用植物，全草入藥，有溫經散寒、止血消炎、止咳平喘、安胎、抗過敏等功效，艾葉曬干搗碎得“艾絨”，可制艾條，供艾灸用。此外艾全草可驅蟲，其薰煙可用作房間消毒。艾具有極高的經濟及藥用價值。研究發現揮發油是艾的主要藥效物質基礎，具有廣譜抗菌性、抗氧化、抗炎、抗腫瘤、鎮痛、平喘、免疫調節等能力，主要組成成分為單萜、倍半萜及其衍生物，萜類物質由植物中較為保守的萜類合酶(Terpenesynthase,TPS)催化合成。利用生物工程技術將萜類合酶基因進行異源表達，可定向催化獲得大量目標萜類化合物，從而獲得具有開發價值或實際用途的萜類產物。

萜類合酶吉馬烯A合酶(Germacrene A synthase,GAS)是催化前體物質法尼基焦磷酸(Farnesyl pyrophosphate,FPP)生成倍半萜類化合物吉馬烯A的關鍵酶，產物吉馬稀A在體外可以通過簡單Cope重排直接獲得β-欖香烯。而β-欖香烯是一種具有高效、低毒、廣譜抗癌活性的天然萜類化合物。欖香烯口服乳和注射液藥物作為國家二類新藥在臨床上已經取得了顯著的療效。目前β-欖香烯的生產主要以植物提取和化學合成為主，步驟繁瑣且易對環境造成污染。因此利用生物工程技術將吉馬烯A合酶進行異源表達，構建微生物工廠，具有極大的應用前景。

AarTPS34是艾萜類合酶基因家族中的成員，屬于TPS-b亞家族。研究發現，AarTPS34在異源生物合成體系中催化合成倍半萜類化合物吉馬烯A，具有底物特異性和產物專一性，被鑒定為吉馬烯A合酶。

因此，如何利用AarTPS34基因，將其構建表達載體，并在生物體中合成半萜類化合物吉馬烯A是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效合成吉馬烯A的吉馬烯A合酶基因AarTPS34的基因、其編碼的蛋白質及其編碼產物與應用。

本發明首先提供了一種核苷酸，來源于菊科蒿屬植物艾，為如下1)或2)或3)任意一種的核苷酸：

A1)所述核苷酸為AarTPS34基因的核苷酸序列，如SEQ ID NO.1所示；

A2)或，與SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有85％-99％同一性的序列，其編碼的蛋白質具有催化生成樟腦的功能；

A3)或，由SEQ ID NO.1所示的序列通過取代和/或缺失，或增加/減少一個或多個核苷酸而獲得的序列，其編碼的蛋白質具有催化生成吉馬烯A的功能；

A4)或，由SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列產生不同的轉錄本或者同源基因序列。

其次，本發明提供了一種蛋白質，所述蛋白質來源于菊科蒿屬植物艾，命名為艾吉馬烯A合酶AarTPS34，為如下1)或2)或3)任意一種的蛋白質：

B1)所述蛋白質為AarTPS34，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；

B2)或，與SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列具有85％-99％同一性的序列，所述蛋白質具有催化生成吉馬烯A的功能；