[发明专利]博落回二氢苯并菲啶氧化酶基因优化序列及其应用

说明书

本发明提供一种博落回二氢苯并菲啶氧化酶基因优化序列及其应用，具体包括对二氢苯并菲啶氧化酶基因MC6408进行密码子优化后得到优化序列MC6408opt，包括优化序列MC6408opt的重组表达载体，包括含有所述优化序列MC6408opt的重组表达载体的酵母工程菌以及其在制备血根碱中的应用。本发明将博落回中参与合成血根碱与白屈菜红碱的功能基因MC6408，根据酵母菌偏爱的密码子，进行密码子优化后得到的优化序列，整合到酿酒酵母中进行异源表达实现血根碱与白屈菜红碱的微生物转化，与未经优化的功能基因相比，能极大提高其酶催化效率，提高催化产物血根碱的含量，降低血根碱的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种博落回二氢苯并菲啶氧化酶基因优化序列及其应用，属于基因工程与生物工程技术领域。

技术背景

药用植物是我国传统医学中具有防病治病的疗效而作为药物来源的植物，在我国医学中具有非常重要的地位。许多药用植物的有效成分就是它的次生代谢产物，由于其独特的疗效以及毒副作用小等特点引起了广泛关注。我国野生药用植物资源种类丰富，但是由于近年来自然环境的破坏加上对药用植物供不应求而致使的过度开采和滥用，导致我国的药用植物资源濒临枯竭。野生资源已经不能满足人们的需求，而人工栽培中又存在活性成分减少以及品种退化的问题，所以利用生物技术来调控药用植物的次生代谢能够有效的改善植物的代谢途径、提高植物的抗病性、抗逆性、其有效成分含量、药物的药效、产量以及品质，对于优化药用植物种质资源以及可持续发展具有重要的意义。

博落回(Macleaya cordata(Willd.)R.Br.)属于罂粟科博落回属植物，别名又叫号筒杆、落回、山号筒、山梧桐、三钱三等，生长于丘陵、低山、林边、草地、路旁，是一种野生草本植物。博落回主要分布于中国、东亚、北美洲和欧洲。博落回属植物包括博落回和小果博落回(M.microcarpa(Maxim)Fedde)两个种，作为一种传统中草药最早见于《本草拾遗》，在民间作为一种杀蛆青草药而广泛使用。随着研究的不断深入，发现博落回具有抑菌、抗炎、调节畜禽类肠道菌群等多重药理作用，博落回开始作为一种药源植物得到越来越广泛的应用。

国内外许多有关博落回化学成分的研究表明，博落回属植物的化学成分中，生物碱是最主要的次生代谢产物，其中主要包括了原阿片碱、血根碱、白屈菜红碱、小檗碱、别隐品碱、黄连碱、二氢血根碱、二氢白屈菜红碱等等。这些生物碱都具备各种用途以及多种药理作用，属于异喹啉类生物碱。研究表明，其中最主要的血根碱、白屈菜红碱以及小檗碱具有广谱抑菌的作用。另外，博落回中还有一些其他的物质如糖类、三萜化合物、甾体、挥发油、黄酮及其苷、氨基酸、蛋白质等等。因此博落回不仅具有较高的生态以及药用价值，而且具备较高的经济效益，近年来作为饲料添加剂收到广泛的关注，博落回的需求量逐年增长。然而，随着野生资源的不断开采，使得博落回资源的野生储备量逐年递减。

生物转化(biotransformation)也叫生物催化(biocatalysis)，是指利用微生物全细胞或提取酶作为催化剂对外源底物进行结构修饰或定向合成而获得有价值产物的生理生化反应，其本质是生物体系中酶的催化反应。这种特定的酶催化反应具有以下特点：(1)具有高度的立体选择性。(2)反应条件温和，生产安全，不造成环境污染和后处理简单。(3)目标明确，副产物少，成本低。(4)微生物转化可以减少反应步骤。生物转化体系中以微生物转化体系应用得最为广泛。微生物分布广泛，种类繁多，易培养，周期短，在生长过程中产生丰富的酶系，利用微生物及其产生的酶进行生物转化可以生成许多有价值的化合物，且微生物的酶系所催化的反应很多是传统化学合成很难进行的反应。随着微生物的基因操作方法日渐成熟，利用现代分子生物学的手段，不仅能提高生物转化的转化率，而且能将几种不同的基因构建于同一个工程菌中，能同时进行几步转化反应，给微生物转化带来更美好的前景。