[发明专利]一种非天然人参皂苷Rd12及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新的非天然人参皂苷Rd12(3‑O‑β‑D‑glucopyranosyl(1‑2)‑β‑D‑glucopyranosyl‑12‑O‑β‑D‑glucopyranosyl‑protopanaxadiol)及其制备方法和应用，本发明以廉价的蔗糖为葡萄糖糖基供体，利用糖基转移酶和蔗糖合成酶作为偶联催化剂，以人参皂苷Rg3为糖基受体，以廉价的蔗糖为糖基供体，高效催化人参皂苷Rg3的C12位羟基糖基化生产非天然人参皂苷Rd12，具有专一性好、催化效率高、产物纯化简单等特点。另外，本发明制备的非天然人参皂苷Rd12可作为抗肿瘤药物，非天然人参皂苷Rd12对结肠癌细胞、肝癌细胞、肺癌细胞和胃癌细胞有显著的抑制作用。

技术领域

本发明属于生物技术和植物学技术领域，涉及一种非天然人参皂苷Rd12及其制备方法和应用，具体涉及一种利用糖基转移酶和蔗糖合成酶偶联反应催化人参皂苷Rg3生成非天然人参皂苷Rd12的方法及应用。

背景技术

人参(Panax ginseng C.A.Mayer)为五加科人参属中重要的药用植物，主要分布于我国东北部的长白山地区以及日本、韩国、朝鲜等东亚国家；作为传统中药，其在中国已使用有几千年，《神农本草经》记载人参具有“主补五脏、安神、定魂魄、止惊悸、除邪气、名目、”等多种功效。因此，人参冠有“百草之王”的美誉。

人参皂苷是人参的主要活性成分，是由苷元与不同的糖基连接构成的糖苷类化合物。根据苷元的不同，可将人参皂苷分为原人参二醇型人参皂苷、原人参三醇型人参皂苷和齐墩果酸型人参皂苷三大类。原人参二醇型人参皂苷主要包括Rh2、CK、F2、Rg3、Rd等，其结构特点是糖基分别或者同时连接在原人参二醇骨架的C3-OH和C20-OH位置，而原人参二醇的C12-OH则没有糖基连接；C3-OH和C20-OH连接的糖基数目、种类以及糖基连接方式的不同对原人参二醇型人参皂苷结构以及药理活性多样性的形成至关重要。

糖基转移酶(UDP-glycosyltransferase，UGT，EC2.4.1.X)催化的糖基化反应是人参皂苷生物合成途径中最后一步修饰作用，通过糖基化作用可以生产许多不同结构以及药理活性的人参皂苷。与植物来源糖基转移酶相比，微生物来源的糖基转移酶具有催化活性高、底物谱广、区域选择性差等特点。因此，从微生物中挖掘新的具有独特催化活性和区域选择性的糖基转移酶并用于人参皂苷的糖基化修饰将有助于合成新的并且具有独特药理活性的人参皂苷。

体外糖基化反应具有催化效率高、底物耐受性好、产物纯化简单等特点，但是，体外糖基化反应需要使用价格昂贵的尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-葡萄糖,UDPG)作为糖基供体。蔗糖合成酶(Sucrose synthase，SuSy，EC 2.4.1.13)可以高效催化廉价的蔗糖与尿苷二磷酸(UDP)反应生成尿苷二磷酸葡萄糖和果糖；另外，蔗糖合成酶和糖基转移酶还可用于双酶偶联反应，蔗糖合成酶合成的尿苷二磷酸葡萄糖可作为糖基转移酶催化糖基化反应的糖基供体；同时，糖基转移酶催化糖基化反应生成的尿苷二磷酸又可用作蔗糖合成酶合成尿苷二磷酸葡萄糖的原料。因此，在糖基转移酶和蔗糖合成酶双酶偶联反应体系中，只需加入少量的尿苷二磷酸和较高浓度的廉价蔗糖即可以实现昂贵的尿苷二磷酸葡萄糖的循环再生，从而可以以廉价的蔗糖为葡萄糖基供体，高效催化底物的糖基化修饰。

发明内容

本发明提供一种非天然人参皂苷Rd12及其制备方法和应用，通过所述方法，将糖基转移酶Bs-YjiC与蔗糖合成酶偶联，从而实现以廉价的蔗糖为葡萄糖糖基供体，以人参皂苷Rg3为糖基受体，高效催化人参皂苷Rg3的C12位羟基糖基化制备非天然人参皂苷Rd12的方法。

第一方面，本发明提供一种非天然人参皂苷Rd12(3-O-β-D-glucopyranosyl(1-2)-β-D-glucopyranosyl-12-O-β-D-glucopyranosyl-protopanaxadiol)，所述非天然人参皂苷Rd12具有式I所示结构：