[发明专利]一种糖基转移酶在生物合成红景天苷中的应用

说明书

本发明公开了一种糖基转移酶在生物合成红景天苷中的应用，通过催化底物酪醇生成红景天苷，核苷酸序列如SEQ ID No：1所示。本发明提供的糖基转移酶UGT73C5能高效转化酪醇合成红景天苷，为红景天苷的工业化生产奠定了基础。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种糖基转移酶UGT73C5在生物合成红景天苷中的应用。

背景技术

糖基化反应是指在糖基转移酶(Glycosyltransferases，GT，EC 2.4.x.y)的催化作用下，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，是决定植物天然产物的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，比如红景天的活性成分红景天苷，天麻活性成分天麻素等。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，近几年广受关注。

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。UGT73C5来源于植物拟南芥，是UGT73C亚家族的一员。研究表明UGT73C5可以催化油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)类化合物发生糖基化，如油菜素甾酮(castasterone,CS)和油菜素内酯(brassinolide,BL)等(Poppenberger,B.,Fujioka,S.,Soeno,K.,George,G.L.,Vaistij,F.E.,Hiranuma,S.,Seto,H.,Takatsuto,S.,Adam,G.,Yoshida,S.,Bowles,D.(2005)The UGT73C5ofArabidopsis thaliana glucosylates brassinosteroids.Proc Natl Acad Sci U SA.102,15253-8)，尚未有其催化对羟基苯乙醇(酪醇,Tyrosol)的醇羟基发生糖基化生成红景天苷(Salidroside)的报道。

红景天原是我国藏族人民的习用药物，至今已有1000多年的应用历史，主治气虚血瘀，胸痹心痛，中风偏瘫，倦怠气喘，具有扶正固本、补气养血、滋阴益肺的神奇功效，历代藏医将其视为“吉祥三宝”。红景天苷是红景天的主要药效成分，近年来更是作为环境适应药物如抗高原症和抗氧化美白护肤品备受关注，极具有开发前景。红景天苷化学名称为2-(4-hydroxyphenyl)ethyl-β-D-glucopyranoside，分子式为C14H20O7，分子量为300.304，CAS号为10338-51-9。迄今为止，序列清楚、生化功能确切的红景天苷葡萄糖基转移酶很少。Han-Song Yu等研究人员从红景天植物中克隆得到UGT73B6等3个红景天苷合成相关的葡萄糖基转移酶(Yu,H.S.,Ma,L.Q.,Zhang,J.X.,Shi,G.L.,Hu,Y.H.,Wang,Y.N.(2011)Characterization of glycosyltransferases responsible for salidrosidebiosynthesis in Rhodiola sachalinensis.Phytochemistry.72,862-70)。本实验室白艳芬等研究人员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％(Bai,Y.,Bi,H.,Zhuang,Y.,Liu,C.,Cai,T.,Liu,X.,Zhang,X.,Liu,T.,Ma,Y.(2014).Production of salidroside inmetabolically engineered Escherichia coli.Scientific reports.4,6640)。葡萄糖基转移酶是生物合成红景天苷的瓶颈酶，因此获得催化活性高的糖基转移酶，是创建高效合成红景天苷生物合成通路的关键之一。

发明内容