[发明专利]黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因及其编码蛋白和应用

说明书

本发明公开了一种黄酮醇3‑O‑半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因，该基因从苹果果皮中分离获得，其核苷酸序列如SEQ:NO.1所示，其编码蛋白的氨基酸序列如SEQ:NO.2所示。本发明首次克隆并验证了苹果黄酮醇3‑O‑半乳糖苷合成相关的MdUGT75B1基因的功能。通过构建重组质粒，实现了MdUGT75B1基因在大肠杆菌中的重组表达，并得到纯化的重组蛋白。在体外，重组蛋白可以高效地将槲皮素转化成槲皮素3‑O‑半乳糖苷。本发明可用于植物黄酮醇糖苷的生物合成调控，应用于植物黄酮醇含量和组分改良的基因工程中，并为实现黄酮醇糖苷类物质商品化生产提供了代谢工程基础。

技术领域

本发明属于植物分子生物技术和基因工程领域，涉及一种黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因及其编码蛋白和应用。

背景技术

苹果(Malus×domestica)系蔷薇科李属果树，是世界五大栽培果树之一，因果实的甘甜风味及其保健功效而受广大消费者喜爱。黄酮醇是苹果果实中富含的一类重要的黄酮类化合物，具有消炎，抗肿瘤，抗氧化，保护神经系统，预防心血管疾病和糖尿病等医药学活性，且在植物生长发育和抵抗逆境等方面具有重要作用。

黄酮醇通常以糖苷的形式存在于植物细胞的液泡中，苹果中的黄酮醇主要为槲皮素及其糖苷，包括槲皮素3-O-半乳糖苷、槲皮素3-O-芸香糖苷和槲皮素3-O-鼠李糖苷等。糖基化主要发生在细胞质中，在糖基转移酶的催化下，将糖基从活化的供体分子转移到受体分子上，是一种广泛存在的化合物修饰方式，也是许多次生代谢产物合成反应的最后一步。糖基化可以改变黄酮醇化合物的亲水性，增加其溶解度和化学稳定性，影响其生物活性，有助于其在细胞内和生物体内的储存和转运等。

糖基转移酶(glycosyltransferase,GT,E.C.2.4.x.y)是负责催化生物体内糖基化反应的酶类，它们将活性糖基从活化的糖基供体转移到糖基受体，形成糖苷键。其中的GT1家族，由于其C末端含有1个由44个氨基酸组成的保守序列，该保守序列被认为是糖基化过程中与UDP-糖的结合的区域，所以被称为PSPG-box，据此将GT1单独归类为一个尿苷二磷酸糖基依赖的转移酶超家族(UGTs)，其成员主要以UDP-葡萄糖，UDP-半乳糖，UDP-鼠李糖和UDP-葡糖醛酸为糖基供体。

由于糖苷化产物具有潜在的药用价值以及对植物生命活动调节的重要性，现在已受到人们的广泛关注。因此鉴别出苹果黄酮醇糖苷生物合成相关的糖基转移酶，对于阐明苹果黄酮醇糖苷生物合成途径有重要意义，也可用于其他植物基于基因工程技术的黄酮醇组分改良，对提高食物中的黄酮醇含量，增加食物的保健功能，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因，其核苷酸序列如SEQ:NO.1所示的，该基因编码蛋白的氨基酸序列如SEQ:NO.2所示。

本发明提供的一种黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因，是从苹果果皮中分离获得，为一种尿苷二磷酸半乳糖依赖的黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因。

本发明的另一个目的是提供所述黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因及其编码蛋白在合成黄酮醇3-O-半乳糖苷中的应用。将上述黄酮醇3-O-半乳糖基转移酶MdUGT75B1基因连接到pET-32a(+)载体的多克隆位点中构建获得重组质粒，命名为pET-32a(+)-MdUGT75B1。在大肠杆菌中表达pET-32a(+)-MdUGT75B1，得到MdUGT75B1重组蛋白，可将黄酮醇转化成黄酮醇3-O-半乳糖苷。