[发明专利]参与绞股蓝皂苷合成的基因及其编码产物与应用

说明书

本发明公开了参与绞股蓝皂苷合成的基因及其编码产物与应用，属于药用植物基因工程技术领域；该基因全长开放阅读框核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。该基因编码的蛋白氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。该基因不仅可应用于通过合成生物学或代谢工程技术异源合成和生产原人参二醇类绞股蓝皂苷的基本骨架，也可用于通过合成生物学的手段提高人参皂苷的含量。同时，该基因为药用植物绞股蓝的优良品种选育提供了依据与支持。

技术领域

本发明涉及药用植物基因工程技术领域，更具体的说是涉及参与绞股蓝皂苷合成的基因及其编码产物与应用。

背景技术

药用植物绞股蓝Gpnostemmapentaphyllum(Thunb.)Makino隶属于葫芦科绞股蓝属，又名天堂草、福音草、七胆草、小苦药、遍地生根、五叶参和七叶参，为多年生攀援草本。其干燥全草入药，具有清热解毒、止咳化痰、补气生津、健脾安神之功效。

研究人员先后从绞股蓝中分离出130余种皂苷类化合物和多种糖类、黄酮类化合物。其中，在皂苷类化合物中，83种为具有类似人参皂苷骨架的达玛烷型绞股蓝皂苷，这就意味着绞股蓝是除五加科植物以外存在的含有人参皂苷的植物，具有与人参作用相似的免疫增强剂。

然而，绞股蓝皂苷在植物中含量低、不易化学合成，随着中药产业化对中药活性成分的需求增大，仅靠从天然绞股蓝中提取绞股蓝皂苷无法满足临床需求量。因此，需要通过克隆鉴定活性成分关键酶基因，解析其生源代谢途径，进而有利于利用合成生物学策略生产药用活性成分，调节相关次生代谢产物的生物合成。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了参与绞股蓝皂苷合成的基因及其编码产物，该基因是参与绞股蓝皂苷合成的关键酶基因，在该基因编码酶的催化作用下，绞股蓝皂苷合成路径中的达玛烯二醇(Dammarenediol)可产生原人参二醇(Protopanaxadiol)，实现在底物C12位上进行单加氧的功能。该基因的鉴定成功，对原人参二醇型绞股蓝皂苷的生物合成、代谢调控，以及药用植物绞股蓝的遗传育种具有重要价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

参与绞股蓝皂苷合成的基因，基因全长开放阅读框核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

参与绞股蓝皂苷合成的蛋白，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

含有上述参与绞股蓝皂苷合成的基因的表达载体。

含有上述参与绞股蓝皂苷合成的基因的工程菌。

优选地，上述工程菌为酿酒酵母。

上述参与绞股蓝皂苷合成的基因或上述参与绞股蓝皂苷合成的蛋白可应用于调节达玛烷型皂苷生物合成。

上述参与绞股蓝皂苷合成的基因或上述参与绞股蓝皂苷合成的蛋白可应用于异源合成达玛烷型皂苷。

上述参与绞股蓝皂苷合成的基因或上述参与绞股蓝皂苷合成的蛋白可应用于催化达玛烯二醇C12位羟基化生成原人参二醇。

进一步地，构建表达SEQ ID NO.1所示基因以及SEQ ID NO.3所示基因的表达载体，转入能够内源积累2,3-氧化鲨烯的宿主，诱导原人参二醇的表达。

上述参与绞股蓝皂苷合成的基因或上述参与绞股蓝皂苷合成的蛋白可用于绞股蓝皂苷生物合成及绞股蓝遗传育种。

由上述技术方案可知，本发明公开了参与绞股蓝皂苷合成途径的关键酶基因，该基因不仅可应用于通过合成生物学或代谢工程技术异源合成和生产原人参二醇型三萜皂苷的基本骨架，而且也为绞股蓝皂苷的代谢调控以及绞股蓝的分子育种提供了理论支撑。

附图说明

图1所示为细胞色素P450基因GpCYP716A2在根、茎、叶中的表达量分析。