[发明专利]钝鳞紫背苔黄酮糖基转移酶及其编码基因与应用

说明书

本发明提供一种钝鳞紫背苔黄酮糖基转移酶及其编码基因与应用，属于基因工程和酶工程技术领域。本发明首次从钝鳞紫背苔克隆得到1个可以催化黄酮醇、黄酮、二氢黄酮的7位羟基糖基化的糖基转移酶PaUGT1，体外酶活功能鉴定证明PaUGT1具有广谱的催化活性，能够催化黄酮醇类、黄酮类、二氢黄酮类以及二羟基查尔酮类化合物糖苷化。其对黄酮醇(槲皮素、山奈酚)，黄酮(芹菜素，木犀草素)等化合物的催化效率较高，可用于生物合成这些化合物的7‑O糖基化产物。

技术领域

本发明属于基因工程和酶工程技术领域，具体涉及一种钝鳞紫背苔黄酮糖基转移酶及其编码基因与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

黄酮类化合物是广泛存在于自然界中的一种植物次级代谢产物，在植物体内大部分以苷的形式存在。现代研究表明黄酮类化合物具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗凝血、改善糖和脂类代谢、保护心脑血管系统等重要药用价值。糖基化可以改变植物黄酮类化合物的生理特性和化学活性，比如提高被修饰化合物的生物活性、稳定性、水溶性等。植物体内的黄酮类化合物的糖基化是由糖基转移酶(glycosyltransferase,GT,EC 2.4.x.y)催化的，它们将糖基从活化的糖基供体转移到糖基受体，并形成糖苷键，一般具有较高的特异性。

黄酮糖苷类天然产物多是从植物中分离得到，从植物中提取工艺流程复杂，分离纯化困难使得大规模制备受到限制，且化学合成糖苷涉及区域选择性苷化和立体选择性苷化等原因合成产率较低。糖基转移酶在体外酶活反应时需要提供昂贵的糖供体，而相比之下，利用工程微生物(比如大肠杆菌、酵母)进行体内糖基化可以获得源源不断的UDP糖分子供体。近年来已经通过该方法合成各种类型的黄酮糖苷。目前黄酮醇7-O葡萄糖苷的生物合成研究鲜有报道且黄酮7-O葡萄糖苷(芹菜素-7-O-葡萄糖苷和木樨草素-7-O-葡萄糖苷)的产量相对较低。因此，筛选具有7-O糖基化功能的UGT，阐明它的催化活性，并将其用于黄酮糖苷的合成生物学研究具有重要的意义。

已研究的糖基转移酶多数来源于含有维管植物的高等植物，而苔藓植物中的糖基转移酶极少被鉴定。钝鳞紫背苔(Plagiochasma appendiculatum)是一种苔类植物，是从水生到陆生的过渡类型，为了适应干旱的陆地环境，其体内合成丰富的次级代谢产物(包括联苄、萜类和黄酮类化合物等)。目前，钝鳞紫背苔中不同类别的黄酮已经被分离鉴定，但是对苔类植物中催化黄酮糖苷生成的糖基转移酶(GTs)的研究尚未报道。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提供一种钝鳞紫背苔黄酮糖基转移酶及其编码基因与应用。经研究发现，本发明得到的来自于苔类植物钝鳞紫背苔的糖基转移酶，该酶是能够高效催化黄酮7位羟基糖基化的糖基转移酶，可用于大肠杆菌生物合成黄酮类化合物7-O糖苷，因此具有较高的经济价值。

为实现上述技术目的，本发明采用技术方案如下：

本发明的第一个方面，提供一种名为PaUGT1的蛋白质，所述名为PaUGT1的蛋白质来源于钝鳞紫背苔(Plagiochasma appendiculatum)。经试验验证，其具有具有催化黄酮7位羟基糖基化的功能。

本发明的又一具体实施方式中，所述PaUGT1是如下(a1)或(a2)：

(a1)SEQ ID No.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(a2)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同糖基转移酶功能的由其衍生的蛋白质。

其中，SEQ ID No.1由469个氨基酸残基组成。

本发明的又一具体实施方式中，提供一种编码所述PaUGT1的基因。