[发明专利]一种Pictet-Spengler酶及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种Pictet‑Spengler酶及其编码基因与应用。本发明提供的Pictet‑Spengler酶的编码基因nfcbB的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，Pictet‑Spengler酶NfcbB的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；构建含nfcbB基因的重组大肠杆菌BL21(DE3)可以生产β‑咔啉骨架1‑酰基‑3‑羧基‑β‑咔啉，纯化得到的NfcbB可催化L‑色氨酸和丙酮醛反应生产β‑咔啉骨架1‑酰基‑3‑羧基‑β‑咔啉。NfcbB的发现和功能鉴定对生物碱的大规模生产具有实际指导意义，可用于生物、医药、精细化工等领域。

技术领域：

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种Pictet-Spengler酶及其编码基因与应用。

背景技术：

Pictet-Spengler(P-S)反应是指具有苯乙胺结构的化合物与醛或酮反应形成席夫碱，接着通过Friedel-Crafts环化，形成异喹啉或β-咔啉生物碱类化合物的过程。该反应广泛应用于有机化学中天然产物和新型杂环物质的构建。它是1911年由Pictet和Spengler首次发现的，尽管它已有百年历史，至今仍是合成四氢异喹啉和β-咔啉衍生物的最为有效方法。自然界中，四氢异喹啉和β-咔啉是两类具有如抗病毒、抗肿瘤、抗菌、抗氧化等重要生物活性的生物碱。因此，作为多种生物碱合成过程中的基础反应，P-S反应近年来受到广泛关注。P-S反应在形成新的杂环体系中，原来的醛基碳原子成为一个新的手性中心，简单P-S反应得到的是外消旋混合物。然而，具有重要生物活性的物质往往是具有立体专一性的，因此，采用不同的不对称合成法，合成具有立体专一性的目标产物已成为P-S反应研究的热点，对于药物合成和天然产物全合成有十分重要的意义。由于自然界中存在具有立体专一性的天然产物，因此人们推测，自然界中存在能手性催化该类反应的物质，而生物体内的酶无疑是目前最完善的不对称合成技术中的关键，它作为一种具有高度立体专一性的生物催化剂引起人们的重视。

由酶催化的P-S反应在自然界中很少，迄今，从植物及动物脑内仅纯化和鉴定得到少数几种能催化P-S反应的酶，该类酶物质统称为“Pictet-Spengler酶”。该类酶中，有些为抗癌植物生物碱合成代谢途径中的关键酶，另一些酶的研究显示与帕金森氏病(PD)的致病机理相关。因此，将该类酶分离纯化并开展其生物学特性研究，具有重要的医学价值和社会意义，同时，对生物碱的大规模生产具有实际指导意义。

然而，迄今为止，从细菌中鉴定功能的P-S酶只有McbB一例，应用相应的酶催化形成β-咔啉及相应衍生物的报道更是罕见，制约着对该家族酶进行系统研究，并限制了其在生物、医药、精细化工等方面的应用。因此，未来应致力于新酶的发现，不断增添该家族的成员，并通过氨基酸或基因序列分析，以找出其序列同源性，为该类酶的定向进化及系统研究打下基础。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种Pictet-Spengler酶NfcbB，编码该酶的基因，含有该编码基因的重组载体、重组菌、转基因细胞系和表达盒及其应用。

本发明采用的技术方案为如下：

本发明提供的酶NfcbB，选自下述a或b所示的蛋白质，其中：

a为由SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

b为由SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过一个或者几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有Pictet-Spengler酶活性的由a衍生的蛋白质。

具体地，SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列由314个氨基酸组成，分子量约为35.91kDa。

所述的蛋白质a和b可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

本发明所提供的氨基酸序列可以用来分离所需要的蛋白并可用于抗体的制备。