[发明专利]雪胆乙酰基转移酶及其编码基因和在制备雪胆甲素中的应用

说明书

本发明公开了一种雪胆乙酰基转移酶及其编码基因和在制备雪胆甲素中的应用，该雪胆乙酰基转移酶具有如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。本发明首次在雪胆中鉴定获得了雪胆甲素合成途径中的关键酶，即，雪胆乙酰基转移酶；该雪胆乙酰基转移酶能够雪胆乙素C‑25位的羟基转化为乙酰基，从而获得雪胆甲素；基于此，本发明构建了含有雪胆乙酰基转移酶编码基因的重组载体，并进一步构建了基因工程菌，利用转基因工程菌在体外表达雪胆乙酰基转移酶，经进一步对底物雪胆乙素进行催化，直接获得雪胆甲素，无需再通过种植雪胆属植物后提取雪胆甲素；为大量、快速地制备雪胆甲素提供了重要途径。

技术领域

本发明属于生物技术技术领域，具体涉及一种雪胆乙酰基转移酶及其编码基因和在制备雪胆甲素中的应用。

背景技术

雪胆(Hemsleya chinensis Cogn)为葫芦科雪胆属(Hewsleva Cogn.)植物，在全世界范围内有31种雪胆属植物，除2种产于印度、越南外，其他主要分布于中国云南、四川、贵州等西南地区。

已有研究发现，雪胆属植物的块茎中富含葫芦素类和其他三萜皂苷成分，特别是从该属植物中提取的雪胆素(雪胆甲素和雪胆乙素混合物，以雪胆甲素为主)，已经被开发成“雪胆素片”，发挥清热解毒、抗菌消炎等多种功效，临床上常用于治疗菌痢、肠炎、支气管炎及急性扁桃体炎等多种疾病。

此外，国内外学者还发现雪胆甲素(Cucurbitacin IIa)具有明显的细胞毒性作用，雪胆甲素能够通过抑制JAK2/STAT3下游的生存素(Survivin)破坏肌动蛋白细胞骨架，引导细胞发生PARP介导的凋亡，从而抑制肿瘤细胞的增殖，这就使得雪胆甲素成为一类新型的抗癌药物。

目前，雪胆甲素主要是从雪胆属植物块茎中提取获得的。近年来，由于人类无序采挖等原因，雪胆类药材的野生资源正在日益减少。为了缓解野生资源的压力，人们逐渐开展雪胆属植物的人工栽培，但雪胆属植物的种植周期长，且对种植地块和种植技术的要求也较高，使得雪胆属植物的人工栽培工作进展得并不顺利。

如何去高效地获得这些有用的次生代谢物，一直都是科研究人员思考和研究的问题。对于高附加值的天然产物，采用现代生物技术建立同源或异源表达系统高效生产药用活性成分，已被广泛认为是解决今后药用资源短缺的重要技术手段。但是，要搞清这些活性成分的生物合成途径，必需鉴定这些途径中相关的关键基因，发掘这些催化酶基因成为了研究植物代谢产物生物合成途径的关键环节。

学术界普遍认为，雪胆甲素是雪胆乙素C25位上的羟基被乙酰基化而获得的，然而由雪胆乙素获得雪胆甲素的合成路径并不清晰，负责乙酰基化的乙酰基转移酶的功能尚未得到验证，影响了雪胆甲素生物合成工作的推进。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种雪胆乙酰基转移酶及其编码基因和在制备雪胆甲素中的应用，该雪胆乙酰基转移酶能够在植物体外将雪胆乙素(Cucurbitacin IIb)C-25位的羟基转化为乙酰基，获得雪胆甲素，为大量制备雪胆甲素提供了重要途径。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明的雪胆乙酰基转移酶具有如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。

本发明首次在雪胆中鉴定获得了雪胆甲素合成途径中的关键酶：雪胆乙酰基转移酶，该雪胆乙酰基转移酶能够将雪胆乙素C-25位的羟基转化为乙酰基，从而获得雪胆甲素。

进一步地，本发明首次在雪胆中鉴定获得了雪胆乙酰基转移酶的编码基因，该编码基因具有如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。

为了提高雪胆甲素产量，减少生产雪胆甲素对雪胆属植物的依赖，本发明提供了含有上述雪胆乙酰基转移酶的编码基因的重组载体；以及，表达上述的雪胆乙酰基转移酶的转基因工程菌。