[发明专利]一种参与紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种参与紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其编码基因与应用。CYP76B74蛋白的氨基酸序列如序列表中序列1所示。实验证明，CYP76B74蛋白与紫草素类化合物合成密切相关，其能将对苯二酚2‑香叶醌催化成为3”羟基‑对苯二酚2‑香叶醌。本发明对于调节生产植物萘醌类化合物和通过生物技术提高新疆紫草中萘醌类活性成分紫草素类的含量具有重要的理论和实际意义。

技术领域

本发明属于药用植物基因工程领域，具体涉及一种参与紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

药用植物活性成分通常是植物生长发育和适应环境过程中次生代谢产生的一类小分子有机化合物。活性成分生物合成途径的解析是药用植物次生代谢产物研究的核心内容。随着植物功能基因组研究的广泛与深入，独具特色又有广阔应用前景的药用植物次生代谢合成相关功能基因的研究逐渐成为研究的热点，这些基因的克隆将为诠释药用植物有效成分的生物合成途径及其调控机制，为药材品质的形成提供理论基础，同时为利用生物技术提高目标成分含量或直接生产有效成分或中间体带来广阔的应用空间。

新疆紫草Arnebia euchroma(Royle)Johns是传统中药材紫草Arnebiae Radix的重要来源，已被列为野生药材动植物资源三类保护品种。新疆紫草的有效化学成分主要分为两大类，一类是脂溶性的萘醌类化合物和紫草素类化合物；另一类是水溶性成分，主要是多糖类和酚酸类。现代药理学研究发现紫草素类化合物具有抗肿瘤、抗HIV活性、调节免疫、抗生育、抗血栓、镇静、促进伤口愈合等多种临床作用，在医药行业应用广泛。此外，紫草素更是重要的天然染料被国际上称为“天然红色素之王”，具有很高的经济价值。

紫草素为萘醌类化合物。现有研究表明，硬紫草(L.erythrorhizon)细胞的微粒体蛋白中存在对苯二酚2-香叶醌-3”羟化酶(2-Geranylhydroquinone-3”-hydroxylase，GHQ3”H)，其可以将对苯二酚2-香叶醌(2-Geranylhydroquinone，GHQ)催化成为3”羟基-对苯二酚2-香叶醌(3”-Hydroxy-2-Geranylhydroquinone，3”HGHQ)。对苯二酚2-香叶醌-3”羟化酶是紫草素生物合成过程中的一个关键酶，它是单萜苯醌环化成萘醌前的一步关键的修饰。但是至今未获得对苯二酚2-香叶醌-3”羟化酶的氨基酸序列。因此，编码对苯二酚2-香叶醌-3”羟化酶的基因的克隆和功能研究是解析紫草素生物合成途径的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种参与紫草素生物合成的CYP76B74蛋白及其编码基因与应用。

本发明提供了一种蛋白质，获自新疆紫草，命名为CYP76B74蛋白，可为如下f1)或f2)或f3)或f4)：

f1)氨基酸序列是序列表中序列1所示的蛋白质；

f2)在序列表中序列1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；

f3)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与紫草素合成相关的蛋白质；

f4)与序列表中序列1限定的氨基酸序列具有80％或80％以上同一性，来源于新疆紫草且与紫草素合成相关的蛋白质。

为了使f1)中的蛋白质便于纯化和检测，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。

表1.标签的序列

上述f3)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

本发明还保护编码CYP76B74蛋白的核酸分子(CYP76B74基因)。