[发明专利]细胞色素P450突变体蛋白及其应用

说明书

本发明提供了一种细胞色素P450(CYP716A53v2)突变体蛋白及其应用。本发明人经过大量的突变研究，确定了与CYP716A53v2酶的催化活性相关的氨基酸位点，通过进行定点改造，获得酶催化活性的大大提高的CYP716A53v2突变体。本发明还提供了表达所述突变体基因工程细胞。

技术领域

本发明涉及生物技术和天然产物药物等领域，具体地，本发明涉及一种细胞色素P450(CYP716A53v2)的突变体蛋白及其应用。

背景技术

人参皂苷是五加科人参属植物(如人参、三七、西洋参等)中的主要活性物质，近年来在葫芦科植物绞股蓝中也发现一些人参皂苷。目前，国内外科学家已经从人参、绞股蓝等植物中分离出了至少100多种人参皂苷，这些皂苷在人参中的含量差别非常大。其中一些疗效显著的三萜皂苷在天然总皂苷中含量极低(亦被称为稀有皂苷)，由于提取的成本很高，所以价格就非常昂贵。目前多种皂苷已经应用于药品和保健品，如以人参皂苷Rg3单体为主要成分的药物参一胶囊可改善肿瘤患者的气虚症状，提高机体免疫功能；以人参皂苷Rh1等16种稀有人参皂苷混合物为主要成分的瑞得生胶囊可以抑制肿瘤部位新生血管生成，促进癌变细胞凋亡，并降低化疗耐药。

由于稀有人参皂苷往往具有独特生物活性或更显著疗效，传统制备稀有人参皂苷都是从人参或三七中提取的大量皂苷经过化学水解法、酶法水解和微生物法水解来制备。由于野生的人参资源已基本耗竭，人参总皂苷资源目前主要来源于人参或三七的人工栽培，而其人工栽培的生长周期长(一般需要5-7年以上)，并且受到地域的限制，还经常受到病虫害而需要施用大量的农药，并且人参或三七的人工栽培有严重的连作障碍(人参或三七种植地需要休耕5-15年以上才能克服连作障碍)，所以人参皂苷的产量、品质及安全性都面临挑战。另一方面，以人参总皂苷为原料来制备单一成分的皂苷，因为总皂苷中还有大量的成份无法转化为目标人参皂苷单体(例如原人参三醇型皂苷)无法得到利用，不仅造成资源的浪费，还会增加抽提纯化成本。

合成生物学的发展为植物来源的天然产物的异源合成提供了新的机遇。以酵母为底盘，通过代谢途径的组装和优化，已经实现了用廉价的单糖来发酵合成青蒿酸或者双氢青蒿酸，继而再通过一步化学转化的方法生产青蒿素，这表明合成生物学在天然产物的药物合成方面具有的巨大潜力。利用酵母底盘细胞通过合成生物学方法异源合成稀有人参皂苷单体，原料为廉价的单糖，制备过程为安全性可调控的发酵过程，避免了任何外来污染(例如，原料植物人工种植时使用的农药)，因此，通过合成生物学技术制备稀有人参皂苷单体，不仅具有成本优势，而且，可以保证成品的品质与安全性。利用合成生物学技术制备足够量的各种高纯度稀有人参皂苷单体，用于活性测定及临床实验，促进稀有人参皂苷的创新药物研发。