[发明专利]丹参3－羟基－3－甲基戊二酰辅酶A还原酶基因及其编码的蛋白质和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体说，是涉及在丹参中表达的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因及其编码的蛋白质和应用。

背景技术

心脑血管疾病与糖尿病、癌症等是目前对人类威胁最大的三大类疾病。其中心脑血管疾病位于这三大疾病之首。据统计，全世界每年大约有1700万人死于心脑血管疾病，约占全球总死亡人数的1/3；我国每年大约有260万人死于心脑血管疾病，心脑血管疾病已成为威胁全人类健康与生命的“头号杀手”。因此积极研究及开发高效、低毒和廉价的治疗心脑血管疾病的临床药物对提高人类健康水平具有十分深远的意义。

中药丹参系唇形科鼠尾草属植物丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)的干燥根及根茎，因其色红且形状似参而得名“丹参”，是一种主治心血管系统疾病的常用中药。丹参作为一种传统中药材在我国沿用已久，始载于《神农本草经》，被列为上品。《本草经疏》、《本草纲目》中亦有记载。传统中医认为丹参具有祛瘀止痛、活血通经、清心除烦的作用，主治冠心病、心绞痛、心烦不眠、月经不调、经闭痛经等症。研究表明丹参活性成分主要分为两大类：即脂溶性二萜类化合物(丹参酮I、丹参酮IIA、隐丹参酮等)和水溶性酚酸类化合物(丹酚酸A、丹酚酸B、紫草酸、迷迭香酸、原儿茶醛、丹参素等)。

现代药理研究表明丹参对心血管系统，血液系统的疾病疗效十分显著。以丹参为主的多种复方制剂如复方丹参注射液、复方丹参片、复方丹参胶囊和复方丹参滴丸等，被临床广泛用于治疗心血管疾病、肾病、肝病及抗感染等，近年来还发现丹参具有抗肿瘤活性，因此，丹参在临床上具有十分广泛的用途。然而由于丹参的市场需求巨大，而野生资源日益减少，加之丹参为多年生草本植物，其生长周期较长，药用活性成分含量低，在传统的栽培模式下，面临着品质严重退化及品种选育成本过高等诸多弊端。因此，如何使得丹参这一原料药材的供应在数量和质量上能更好地满足临床应用的需求成了一个研究热点。

现代生物技术的飞速发展，为利用生物工程技术手段进行丹参品质的遗传改良提供了新的途径。利用现代基因工程技术将丹参药用活性成分生物合成途径中的关键酶基因导入到丹参中，获得转基因的发根、细胞系或再生植株，并进行大规模的培养，是提高丹参药用活性成分的含量和拓展丹参活性产物来源的最佳途径之一。丹参酮类化合物(如丹参酮I、丹参酮IIA及隐丹参酮等)属于二萜化合物，最新研究表明不论是甲羟戊酸(MVA)途径还是1-去氧木糖-5-磷酸(DXP)途径都可以为萜类物质(包括丹参酮和青蒿素等)的生物合成提供前体物质。3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是MVA途径中公认的最为重要一个关键酶，催化合成关键前体MVA，因此该步骤是萜类物质代谢工程的关键调控靶点。

在对现有文献的分析中，“Bioscience reports(生物科学报告)，2006，26(2)：171-181”报道了从杜仲中克隆了-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因，但至今尚未有从药物植物丹参中分离克隆出全长3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因的文献报道。由于这个基因编码的酶对于丹参酮类二萜成分的生物合成具有显著影响，因此，这一步是利用基因工程技术来调控丹参酮生物合成的关键切入点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因。

本发明第二个目的是提供该基因编码的蛋白质。

本发明还提供了含有该基因的重组载体和宿主细胞。

本发明的另一个目的在于提供该基因的应用。

本发明所提供的丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(SmHMGR)基因，为以下核苷酸序列之一：

(1)具有SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；

(2)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸的同源序列或者其等位基因及其衍生的核苷酸序列。

该基因所编码的蛋白质为丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶，是以下氨基酸序列之一：

(1)具有SEQ ID No.2所示的氨基酸序列；

(2)SEQ ID No.2添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸的同源序列。

含有本发明的丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因全序列或部分片段重组载体，如质粒或植物表达载体均属于本发明的保护范围。

含有本发明的丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因全序列或部分片段的宿主细胞，如含有上述的重组载体的宿主细胞也属于本发明的保护范围。