[发明专利]蛋白质O-岩藻糖基转移酶OsPOFUT1编码基因及其酶和制备与应用

说明书

本发明公开一种来源于水稻(Oryza sativa L.)的蛋白质O‑岩藻糖基转移酶(Oryza sativa L.Protein O‑Fucosyltransferase 1，OsPOFUT1)的基因序列及其制备方法。本发明提供了一种制备该蛋白质O‑岩藻糖基转移酶的方法，即将该酶的基因克隆到毕赤酵母表达载体上，获得可异源表达该酶的毕赤酵母重组菌株，用该菌株异源表达制备出OsPOFUT1。

技术领域

本发明涉及一种蛋白质O-岩藻糖基转移酶OsPOFUT1的基因序列及其制备方法。本发明还提供了该蛋白质O-岩藻糖基转移酶的重组质粒和重组基因工程菌株，并且提供了检测蛋白质O-岩藻糖基转移酶活性的方法。

背景技术

蛋白的O-岩藻糖基化是岩藻糖通过-O-糖苷键与蛋白的Ser或Thr残基相连所形成的一类糖基化修饰形式。动物方面的研究表明，能发生O-岩藻糖基化的蛋白质存在明显的序列特征，主要发生在含表皮生长因子样(EGF)重复序列和血小板反应蛋白1型重复序列(TSR)的蛋白上。这两种不同特征蛋白质底物的O-岩藻糖基化分别由蛋白O-岩藻糖基转移酶1(POFUT1)和POFUT2介导催化完成。O-岩藻糖可以继续被其他糖修饰，延长糖链，最终能够形成两种不同的糖型。而在复杂的生物体内，糖链在一定概率下不会完整地延伸，相对应地，不同糖链长度的O-岩藻糖基化也发挥着不同的功能。如NOTCH蛋白的配体结合域需要构成特定糖基化模式以完成与配体的结合。

动物中关于蛋白质O-岩藻糖基转移酶的相关研究比较全面。第一个O-岩藻糖修饰糖蛋白于1990年就已经在哺乳动物中发现(Kentzer et al.,1990)，1998进一步成功鉴定了蛋白O-岩藻糖基转移酶(POFUT1)(Wang and Spellman,1998)，2006年又发现了POFUT2(Luo et al.,2006)。紧接着POFUTs催化机制及晶体结构得到了解析，其重要的生物学功能也被逐渐揭示，特别是POFUT1。研究发现缺乏POFUT1的小鼠胚胎在妊娠中期会发生严重的体节、心血管和神经发育障碍，从而产生胚胎致死表型；POFUT1表达异常在人体中可以导致多种疾病的发生，在如乳腺癌、肝癌、口腔鳞状细胞癌和胃癌等癌症中POFUT1表达升高，且其表达量与患者的预后呈现负相关；POFUT1突变会抑制NOTCH信号通路从而导致多种疾病的发生，如Dowling-Degos病、小儿发育迟缓和心血管缺陷等。

相对于动物方面，植物领域POFUTs的相关活性及功能研究要远远滞后，到目前为止，只有两篇此方面的报道。2017年，杜克大学Taiping Sun团队在Nat Cell Biol上揭示了一种植物特有的且与POFUTs有明显催化底物差别的O-岩藻糖基转移酶SPY。随后，内华达大学Ian S.Wallace团队在进行拟南芥发育突变株研究时，发现一个基因At3g05320功能缺失会引起花粉管延伸异常并导致部分种子不育，通过生物信息学比对发现该基因具有高度保守的POFUTs关键催化位点，将其命名为AtPOFUT1，但并未对其催化活性及糖生物学功能进行考察。综上可知，植物POFUTs相关研究才刚刚起步，尚有极大的研究空间。

针对上述蛋白质O-岩藻糖基转移酶的研究现状，本发明首次公开了一种来源于水稻(Oryza sativa L.)的蛋白质O-岩藻糖基转移酶(Oryza sativa L.Protein O-Fucosyltransferase 1，OsPOFUT1)的基因序列及其制备方法。借此弥补植物中蛋白质O-岩藻糖基转移酶催化活性鉴定方面的空白，暗示了植物中同样存在通过岩藻糖基化调控蛋白活性的途径，为后续进一步的功能研究奠定基础。转录水平大数据分析显示OsPOFUT1在水稻抗旱和抗寒过程扮演重要角色，为该酶应用于水稻抗性方面的品种改良提供了可能。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种植物来源的蛋白质O-岩藻糖基转移酶OsPOFUT1及其编码基因。

本发明的第二个目的是提供一种制备蛋白质O-岩藻糖基转移酶OsPOFUT1的方法。