[发明专利]大黄素糖基转移酶蛋白FtUGT75R2及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了大黄素糖基转移酶蛋白FtUGT75R2及其编码基因与应用。该蛋白是如下a)或b)的蛋白质：a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表中序列2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/或添加且具有大黄素6‑O‑葡萄糖苷糖基转移酶活性的由a)衍生的蛋白质。本发明主要是基于苦荞基因组，获得大黄素糖基转移酶序列，并通过原核表达重组蛋白，确认FtUGT75R2可以催化大黄素生成大黄素6‑O‑葡萄糖苷。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及大黄素糖基转移酶蛋白FtUGT75R2及其编码基因与应用。

背景技术

大黄素(Emodin)化学名为1,3,8-三羟基-6甲基蒽醌（1,3,8-Trihydroxy-6-methylanthraquinone）。分子式为C₁₅H₁₀O₅，几乎不溶于乙醇及碱溶液。大黄素是蓼科植物中比较特异的一种化合物，存在于大黄、何首乌和苦荞中，资源丰富，来源十分广泛，并且提取方法和纯化工艺相对简单。药理实验研究表明，大黄素具有抑菌、泻下、利尿、解痉、抗炎、止咳、抗肿瘤的作用，同时，临床上还有利于治疗Ⅱ型糖尿病，在减肥等保健品上应用广泛。但由于大黄素水溶性差，极大地制约了大黄素的推广和应用。大黄素经过糖基化修饰后，不仅可以极大地提高其可溶性，还可以增强其药效。大黄素6-O-葡萄糖苷被Lee等报道能够下调内皮细胞蛋白C受体脱落和抑制高糖诱导的实验研究血管炎症，因此它可以被用作治疗血管性炎症的治疗疾病候选药物，同时，对糖尿病并发症和动脉粥样硬化有显著的治疗益处。大黄素8-O-葡萄糖苷可用于制备预防或治疗老年痴呆症的药物或食品，对脑内真正的乙酰水解酶有良好的可逆抑制作用，对β淀粉样蛋白引起的神经损伤有一定的保护作用，还可以改善东莨菪碱所致记忆功能紊乱的能力。以大黄素为基本结构，进行结构修饰以增强大黄素活性，扩大应用范围是一项重要的研究工作。

对大黄素进行结构修饰，国内外已有许多研究报道。目前大黄的结构修饰主要采用化学方法，得到多个衍生物。谭嘉恒等人以大黄素为母体，在其侧链上设计合成了一类新型含氮的大黄素衍生物，包括叠氮化合物、甲基氨化合物和季铵盐化合物，实验发现，这类衍生物具有良好的抗肿瘤活性。LarsTeich等人以大黄素作为原料，结构修饰后，获得了8个衍生物，研究发现1，3，8三羟基-6-甲基蒽醌具有很强的抗肿瘤活性。Demirezer等人发现大黄素及其衍生物，对多种肿瘤细胞有抑制作用。张弘等人在实验室内以天然存在的大黄素为原料合成了甲基化衍生物大黄素甲醚和三甲氧基大黄素，并进行了杀菌和杀虫活性研究，发现3个蒽醌类化合物对黄瓜白粉的活性有明显差异。应用化学方法进行结构修饰存在选择性不强，副产物多，后期分离困难，设备投资大，技术要求高，大量使用有机溶剂，存在环境污染的隐患。现在也有利用微生物法来获得大黄素修饰物的报道。

早在2004，研究人员利用兰色犁头霉对大黄素进行糖基化修饰，最终获得大黄素-糖苷混合物，其中包括大黄素6-葡萄糖苷和大黄素8-葡萄糖苷。Ghimire等利用地衣芽孢杆菌DSM13中的Glycosyltransferase（YjiC）对大黄素进行体外酶促修饰，结果表明，YjiC具有催化大黄素等芳香族化合物糖基化，形成大黄素糖苷混合物的能力。综上，大黄素糖苷的修饰，化学法污染大，成本高，而现有的微生物法或酶法，产物不纯，分离成本高。虽然现在已有大黄素糖苷生物或化学合成的报道，但这些方式存在或者环境非友好型的问题，或者目标产物多样性的问题。因此，亟待一种特异性高的酶，来特异合成单一的大黄素糖苷。

发明内容

为了弥补以上领域的不足，本发明基于苦荞（Fagopyrumtataricum）基因组数据，用反向遗传学的方法找到并鉴定大黄素6-O-葡萄糖苷合成的特异糖基化修饰酶FtUGT75R2，为生物合成大黄素6-O-葡萄糖苷提供了大黄素6-O-葡萄糖苷糖基转移酶蛋白及其编码序列和转基因实验基础。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种蛋白，是如下a)或b)的蛋白质：