[发明专利]一种植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇及其生物材料以及在合成狭霉素中的应用

说明书

本发明提供了一种植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇及其生物材料以及在合成狭霉素中的应用，所述基因簇的核苷酸序列为SEQ ID NO:1中所示第255～8993位序列，以及SEQ ID NO:2中所示第91～8961位序列，共包含9个基因，其中agmA,agmB,agmC,agmD,agmE和agmF是狭霉素生物合成过程中的必须基因，agmT1和agmT2是编码转运蛋白的基因，agmR为调控基因。本发明提供了狭霉素生物合成基因簇及相关蛋白信息，揭示了核苷类抗生素狭霉素的生物合成机制，为进一步遗传改造提供了材料和方法。本发明所提供的基因及其编码的蛋白也可以用来体外合成狭霉素。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，特别涉及一种植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇及其生物材料以及在合成狭霉素中的应用。

背景技术

狭霉素最早是在1954年由日本东京大学Yuntsen实验室从土壤中分离吸水链霉菌变种 (Streptomyces hygroscopicus var.angustmyceticus)得到的，其中包括三个组分，分别被命名为狭霉素A、B和C(AGM-A、AGM-B、AGM-C)。狭霉素A具有特异性抑制分枝杆菌的活性和植物细胞分裂素的生物活性，还可作为一种有效的GMP抑制剂广泛使用。

在化学结构上，狭霉素C和狭霉素A为腺苷类似物，但与常见的呋喃核糖不同，具有特殊的六碳酮糖结构，与腺嘌呤的N-糖苷键是通过一种罕见的β-2-N-酮糖苷键实现的，这种键在自然界中十分少见。狭霉素A与狭霉素C的不同之处在于它的六碳酮糖结构单元有一个外型5,6位的烯键，类似于衣霉素生物合成过程中发现的外糖烯中间体。1966年Chassy等推断出狭霉素结构中糖的结构，完成了糖的生物合成过程的研究，指出糖的合成直接来源于D-葡萄糖或D-果糖。同时通过¹⁴C同位素标记狭霉素C中的腺嘌呤和D-阿洛酮糖的 C-6证实在发酵过程中狭霉素C和狭霉素A两种组分可以进行不裂解糖苷键的相互转化。尽管目前已经可以通过生物发酵与化学合成的手段获得狭霉素，但关于狭霉素的生物合成机制的研究仍然甚少。现有的化学合成步骤较繁琐，狭霉素产量较低。

因此，如何开发一种生物合成方法制备狭霉素，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇及其生物材料以及在合成狭霉素中的应用，筛选出的植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇能将6-磷酸果糖转化为6-磷酸阿洛酮糖，通过一系列酶催化反应后合成了狭霉素A，为狭霉素的合成提供了一条新的途径。

在本发明的第一方面，提供了一种植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇，所述植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇的核苷酸序列如SEQ ID NO：1中第255～8993位核苷酸序列，和SEQ ID NO：2中第91～8961位核苷酸序列所示；所述植物细胞分裂素狭霉素的生物合成基因簇共13个基因，负责狭霉素生物合成，包括：

agmT1，位于SEQ ID NO:1中第255～1562碱基和SEQ ID NO:2中第91～1401碱基处，编码MFS转运蛋白，氨基酸序列如SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:12所示；

agmT2，位于SEQ ID NO:1中第1596～2795碱基和SEQ ID NO:2中第1498～2697碱基处，编码MFS转运蛋白，氨基酸序列如SEQ ID NO:4和SEQ ID NO:13所示；

agmR，位于SEQ ID NO:1中第2856～3728碱基和SEQ ID NO:2中第2786～3754碱基处，编码转录调节因子，氨基酸序列如SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:14所示；

agmA，位于SEQ ID NO:1中第4029～4610碱基和SEQ ID NO:2中第3961～4542碱基处，编码磷酸核糖水解酶，氨基酸序列如SEQ ID NO:6和SEQ ID NO:15所示；