[发明专利]一种产阿吗碱的烟草系统

说明书

本发明公开了一种长春花来源的色氨酸脱羧酶TDC，其核苷酸序列为SEQ ID NO:1，能够在烟草系统中表达用于生产阿吗碱。本发明以烟草为模式底盘系统，以TDC、SLS、STR、NPF2.9、SGD和HYS作为生物元件，构建融合基因，实现了阿吗碱的异源生物合成，具有开发前景。

技术领域

本发明属于生物合成技术领域，具体地说，涉及一种产阿吗碱的烟草系统，具体涉及一种长春花来源的色氨酸脱羧酶(Tryptophan decaboxylase，TDC)通过在烟草系统中表达来生产阿吗碱的用途。

背景技术

长春花(Catharanthus roseus)是一种重要的药用植物，含有丰富的单萜吲哚生物碱化合物。异育亨宾生物碱是长春花中一类重要的药用化合物(Stavrinides et al.,2016)。阿吗碱(Raubasine，Ajmalicine，CAS No.：483-04-5，萝巴新)是异育亨宾生物碱中的一种，已商业化应用于高血压的治疗。尽管长春花中阿吗碱的含量较高，但长春花的生物量较低，无法满足日益增长的社会需求。

基于代谢工程或合成生物学策略，异源合成阿吗碱是满足不断增长的市场需求的有效手段。目前，长春花中参与阿吗碱及其他异育亨宾生物碱的相关基因已经鉴定(Miettinen et al.,2014；Stavrinides et al.,2016；Stavrinides et al.,2015)，为后续阿吗碱及异育亨宾生物碱的合成生物学研究奠定了基础。

烟草因生物量大且易于表达植物来源的基因，是进行合成生物学研究的一个重要模式底盘系统。该系统已成功用于青蒿素及前体、紫杉醇前体、皂苷及环烯醚萜类化合物的异源合成(Farhi et al.,2011；Fuentes et al.,2016；Li et al.,2019；Malhotra etal.,2016；Miettinen et al.,2014；Paddon et al.,2013；Reed et al.,2017)，为后续烟草中异育亨宾生物碱的合成生物学提供了重要参考。

发明内容

为了实现阿吗碱在烟草等植物中的生物合成，我们以烟草为模式底盘系统，将长春花中克隆获得的关键基因构建农杆菌表达载体，通过烟草瞬时表达体系在烟草中异源表达。同时，基于合成生物学策略，将获得的关键基因用于构建不同的融合基因/蛋白，从而进一步提高烟草中阿吗碱的含量，首次实现了烟草中阿吗碱的生物合成。

具体而言，本发明包含如下技术方案。

一种色氨酸脱羧酶(Tryptophan decaboxylase，TDC)，其为选自下组的多肽：

(a)具有SEQ ID NO:1氨基酸序列的多肽(CrTDC)；

(b)与SEQ ID NO:1有90％以上、优选95％以上、优选96％以上、优选97％以上、优选98％以上、更优选99％以上同源性的多肽。

其中，SEQ ID NO:1的氨基酸序列为：