[发明专利]来自于玫瑰的糖基转移酶RrUGT3在生物合成天麻素中的应用

说明书

本发明属于生物技术领域，具体公开了来自于玫瑰的糖基转移酶RrUGT3在生物合成天麻素中的应用，所述的糖基转移酶RrUGT3的序列为SEQ ID NO.2所示。将编码SEQ ID NO.2的基因转入地衣芽胞杆菌中，在发酵培养基中添加对羟基苯甲醇进行发酵，即可获得生物发酵的天麻素，能高效且专一性转化对羟基苯甲醇合成天麻素，为微生物转化法工业化生产天麻素奠定基础。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及来自于玫瑰的糖基转移酶RrUGT3在生物合成天 麻素中的应用。

背景技术

糖基化反应是指在糖基转移酶(Glycosyltransferases，GT，EC 2.4.x.y)的催化下将活化 的糖分子连接到受体分子上，改变受体分子的活性、增加受体分子的水溶性及分泌性等。糖 基化是植物次生代谢中的关键反应之一，是影响植物天然产物生物活性的重要因素。植物源 中药中有很多重要活性成分都是糖基化的产物，比如天麻活性成分天麻素，红景天的活性成 分红景天苷，柳树皮中活性成分水杨苷等。由于糖基转移酶在植物天然产物糖基化和生理功 能中发挥的关键作用及其在生物技术中潜在的应用价值，越来越受到人们的关注。

糖基转移酶(GTs)根据序列相似性、特征结构域、糖苷键立体构型以及底物特异性等可 以分成92个家族。尿苷二磷酸(UDP)糖基转移酶(UGTs)属于家族1，其广泛存在于植物、动 物、真菌、细菌以及病毒中，催化供体糖基基团转移至小分子受体上，这些小分子受体如次 级代谢物、生物或非生物毒素、植物激素等。天麻素(Gastrodin)，化学名为 4-(hydroxymethyl)phenyl beta-D-glucopyranoside，分子式为C13H18O7，分子量为286.1053， CAS号为62499-27-8。天麻素具有镇静、抗惊厥、抗炎、镇痛、扩张血管、抗氧化、增强 机体免疫功能和抗老年痴呆等作用，在临床上广泛应用于神经衰弱及神经衰弱综合症、眩晕、 头痛及癫痈的辅助治疗。目前，天麻素的生产主要是从天麻块茎中提取或者通过化学合成或， 然而，植物提取存在资源限制，占用耕地等问题，化学合成存在高副产物、污染严重等问题。

通过微生物细胞直接转化及组织培养生产天麻素等仅处于实验室研究阶段，存在周期长、 产量低等问题。Bai等研究人员从红景天植物中克隆得到UGT73B6及其突变体体UGT73B6^F389A等3个天麻素合成相关的葡萄糖基转移酶。在大肠杆菌中过表达这三个酶， 发现只有UGT73B6能催化合成红景天苷，而且催化效率较低，添加2mM酪醇时UGT73B6 底物转化率只有6％。Fan等研究芽胞杆菌糖基转移酶YjiC可以催化对羟基苯甲醇同时合成 天麻素和4-hydroxyphenylmethyl-β-D-glucopyranoside，比例为0.88:1。因此，目前报道的合成天麻素的糖基转移酶存在专一性不高或者活性不强的问题。

RrUGT3来源于玫瑰植物中的一种糖基转移酶，是家族1中的一员。Liu等研究表明RrUGT可以催化酪醇发生糖基化，生成淫羊藿次苷D2，尚未报道关于该酶对其他底物的催化作用，特别是没有关于其催化对羟基苯甲醇的酚羟基发生糖基化生成天麻素的报道。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供来自于玫瑰的糖基转移酶RrUGT3在生 物合成天麻素中的应用，所述的糖基转移酶RrUGT3的氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示。以克服现有技术中天麻素催化效率较低，专一性差的问题。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

来自于玫瑰的糖基转移酶RrUGT3在生物合成天麻素中的应用，所述的糖基转移酶RrUGT3的序列为SEQ ID NO.2所示，应用过程包括将编码SEQ ID NO.2的基因转入地衣 芽胞杆菌中，在发酵培养基中添加对羟基苯甲醇进行发酵，即可获得生物发酵的天麻素；

以上所述的应用中，优选的，所述的基因为SEQ ID NO.1所示；