[发明专利]一种异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3及编码基因及应用

说明书

本发明公开了一种异黄酮O‑甲基转移酶GmIOMT3及其编码基因和应用，从大豆中克隆得到异黄酮O‑甲基转移酶基因GmIOMT3，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；编码的异黄酮O‑甲基转移酶GmIOMT3，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明为鹰嘴豆素A的生物合成提供了一种新的方法。本发明所述的异黄酮O‑甲基转移酶GmIOMT3及其编码基因来自大豆，该酶催化合成的鹰嘴豆素A具有多种药用价值，在高品质大豆的选育中将发挥重要作用。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3及编码基因及应用。

背景技术

异黄酮是一类黄酮类化合物，为广泛分布于高等植物的色素，植物苯丙氨酸代谢过程中，由肉桂酰辅酶A侧链延长后环化形成以苯色酮环为基础的酚类化合物，其3-苯基衍生物即为异黄酮，属植物次生代谢产物。类黄酮属，是一种芳香族含氧杂环化合物，黄酮的异构体。精制的异黄酮呈片状或针状结晶。一般无色，但随着羟基的增加，可呈黄至深黄色。异黄酮具有预防心血管疾病、预防骨质疏松、抗肿瘤和神经保护等丰富的生物活性。主要存在于豆科植物中，大豆异黄酮是大豆生长中形成的一类次级代谢产物，大豆中存在多种甲基化异黄酮，包括黄豆黄素(Glycitein)、刺芒柄花素(Formononetin)、鹰嘴豆素A(Biochanin A)等异黄酮苷元及其葡萄糖苷、乙酰化糖苷、丙二酰基化糖苷衍生物。

甲基化是黄酮类化学成分的重要修饰反应，可以增强黄酮的稳定性、提高生物利用度、增强转运能力、提高肠道吸收效率、增强生物活性；与非甲基化黄酮相比，甲基化黄酮具有更好的抗氧化性、抗癌活性、抗炎活性，药用价值更高。

甲基化异黄酮由异黄酮甲基转移酶催化合成，生物信息学分析结果显示，大豆中存在诸多具有潜在甲基化修饰功能的基因；经美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库的功能预测分析，大豆基因组中具有异黄酮甲基化修饰功能的甲基转移酶基因共有2个，分别为：GmIOMT1和GmIOMT2，但其功能均未得到验证；即：至今尚未发现任何一个对大豆异黄酮具有确切甲基化修饰功能的甲基转移酶基因。

目前，市面上鹰嘴豆素A主要从植物中纯化提取，具有雌激素样作用，有很好的抗癌活性，对糖尿病、认知功能障碍、高血脂等多种病症有改善功能，具有较高的药用价值；通过生物技术手段合成鹰嘴豆素A，具有重要的产业开发价值。但植物中鹰嘴豆素A含量低，不易提取，并提取量少。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3及编码基因及应用，GmIOMT3的发现对大豆甲基化异黄酮的深入研究具重要意义。制备鹰嘴豆素A中反应后体系中化合物种类少，易于纯化鹰嘴豆素A，而其前体物质染料木素含量很高，通过生物合成的方法可大量合成鹰嘴豆素A。

解决以上技术问题的本发明中的异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，具有良好的催化合成O-甲基化异黄酮的活性。

所述编码基因其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，编码上述异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3的异黄酮O-甲基转移酶基因GmIOMT3。

异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3及其编码基因GmIOMT3，其碱基序列有别于GmIOMT1和GmIOMT2，具有特异性催化染料木素(大豆中主要的异黄酮苷元)生成鹰嘴豆素A(甲基化异黄酮)的功能。

本发明中所述异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3的应用，为在制备O-甲基化异黄酮中的应用。

进一步，所述异黄酮O-甲基转移酶GmIOMT3及编码基因在制备鹰嘴豆素A中的应用。

所述鹰嘴豆素A为O-甲基化异黄酮鹰嘴豆素A。

其中，鹰嘴豆素A的制备方法包括以下步骤：

(1)获取转移酶GmIOMT3蛋白质并纯化；