[发明专利]地钱类黄酮葡萄糖醛酸糖基转移酶及其编码基因与应用

说明书

本发明提供地钱类黄酮葡萄糖醛酸糖基转移酶及其编码基因与应用，属于基因工程和酶工程技术领域。本发明首次从苔类植物地钱中克隆得到一个能高效催化二氢黄酮(柚皮素、橙皮素、乔松素、圣草酚)的葡萄糖基化，以及黄酮、二氢黄酮、黄酮醇的葡萄糖醛酸化的糖基转移酶。体外酶活功能鉴定证明MpUGT742A1对二氢黄酮催化活性较高，能催化生成二氢黄酮‑7‑O‑葡萄糖/葡萄糖醛酸苷，也能转化多种黄酮和黄酮醇类化合物生成单或双葡萄糖醛酸苷，从而可用于生物合成等一些药用苷类化合物例如灯盏乙素，因此具有较高的经济价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于基因工程和酶工程技术领域，具体涉及地钱类黄酮葡萄糖醛酸糖基转移酶及其编码基因与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

黄酮类化合物是自然界中重要的次级代谢产物，广泛存在于植物中，它们在植物体内主要以糖苷的形式存在。在植物中类黄酮的糖基化是由糖基转移酶(GT)催化的，它将活化的糖分子转移到受体底物上生成结构多样的糖苷产物。糖基化修饰可改善化合物的溶解性，并影响其在人体的生物利用度和生物活性。

黄酮糖苷具有多种药理活性，如抗氧化、抗炎和神经保护功能。类黄酮葡萄糖醛酸苷是一类黄酮上有一个或多个葡萄糖醛酸取代的化合物，由于其结构及在人体内代谢的特殊性，因此具有十分巨大的成药潜力。一些葡萄糖醛酸苷药用活性已被挖掘，如灯盏乙素，已被开发为治疗心脑血管疾病的临床用药。木犀草素-3'-O-葡萄糖醛酸苷可抑制膀胱癌细胞增殖。但该类化合物在植物中含量较低，提取分离过程复杂，人工获取较困难，因此鉴定类黄酮葡萄糖醛酸转移酶可用于高效简便的方法生物合成该类化合物。

目前鉴定得到的类黄酮糖基转移酶大都是以UDP-葡萄糖为糖供体，葡萄糖醛酸糖基转移酶(UGAT)报道的较少，主要从唇形科植物中鉴定得到。苔藓植物作为从水生到陆生过渡的重要植物类群，体内富含结构多样的次级代谢产物，而目前苔藓植物中的糖基转移酶只有少数被鉴定。地钱(Marchantia polymorpha)是苔类植物的模式植物，地钱体内经鉴定也包含一些单糖或双糖的类黄酮葡萄糖醛酸苷，例如木犀草素-7,3’-O-葡萄糖醛酸苷、木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷、木犀草素-4’-O-葡萄糖醛酸苷和芹菜素-7-O-葡萄糖醛酸苷。但发明人发现，地钱中催化类黄酮葡萄糖醛酸苷生成的糖基转移酶(GTs)的研究尚未有报道。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提供地钱类黄酮葡萄糖醛酸糖基转移酶及其编码基因与应用。本发明得到的来自于苔类植物地钱的葡萄糖醛酸糖基转移酶，经研究发现，该酶能够催化黄酮、二氢黄酮、黄酮醇的葡萄糖醛酸化，生成多种单糖苷及双糖苷产物，其中还包括灯盏乙素等一些药用化合物，此外，其还能催化二氢黄酮(柚皮素、橙皮素、乔松素)的葡萄糖基化，因此具有较高的实际应用价值和经济价值。

为实现上述技术目的，本发明采用技术方案如下：

本发明的第一个方面，提供一种名为MpUGT742A1的蛋白质，所述名为MpUGT742A1的蛋白质来源于地钱(Marchantia polymorpha)。经试验验证，其能够高效催化黄酮、二氢黄酮、黄酮醇的葡萄糖醛酸化，生成多种单糖苷及双糖苷产物，其中还包括灯盏乙素等一些药用化合物，此外，它还能催化二氢黄酮(柚皮素、橙皮素、乔松素)的葡萄糖基化。

其中，所述MpUGT742A1具有如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。

SEQ ID NO.1由513个氨基酸残基组成。

本发明的第二个方面，提供一种编码所述MpUGT742A1的基因。

其中，所述基因具有如(a1)或(a2)中任一所述的核苷酸序列：

(a1)SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；