[发明专利]α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶及其编码基因和应用

说明书

本发明涉及基因工程技术及生物医药领域，公开了一种α‑L‑阿拉伯呋喃糖苷酶及其编码基因和应用。具体地，本发明提供了一种α‑L‑阿拉伯呋喃糖苷酶及其编码基因，含有该基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌，及其在制备人参皂苷Rd中的应用。本发明所述的α‑L‑阿拉伯呋喃糖苷酶能够较高效地催化人参皂苷Rc反应制备人参皂苷Rd，酶活性较高；在较宽的pH和温度范围内均能表现出较高的活性，稳定性强。而且本发明的α‑L‑阿拉伯呋喃糖苷酶对阿拉伯糖和葡萄糖具有较高的耐受性，有利于和其他的人参皂苷水解酶进行协同作用。

技术领域

本发明涉及基因工程技术及生物医药领域，具体涉及α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶及其编码基因和应用，尤其是在酶转化人参皂苷Rc制备人参皂苷Rd中的应用。

背景技术

人参(Panax ginseng C.A.Meyer)是五加科植物人参属的根，Panax中文意为长寿、包治百病，在中国、韩国、日本以及其他亚洲国家被奉为一种灵丹妙药使用已有两千多年历史。中国现存最早的药学专著《神农本草经》记载人参能强身益智，名目安神，止惊悸，久服延年益寿。现代药理学证明人参中的活性成分包括皂苷类、多糖、多肽、脂肪酸等，其中皂苷类是最主要的活性成分之一。

研究表明人参皂苷生物学与药理学活性受皂苷元上糖基化位点、数量以及种类的影响。一些具有高含量的糖基化皂苷，如人参皂苷Rb₁、Rb₂、Rc、Re和Rg₁，在小肠内吸收非常微弱，然而去糖基化的稀有人参皂苷，如人参皂苷Rd、F2、Compound O(C-O)、Compound Y(C-Y)、C-Mc和C-K则更容易被吸收到血液系统中发挥其活性作用。由于稀有人参皂苷的高活性作用以及在植物中含量低的原因使得其成为了人参研究领域的热点内容。人参皂苷Rd作为Rb₁、Rb₂和Rc口服后经肠道酶代谢的主要产物之一，除了具有保护心脑血管、保护神经，免疫活性刺激等作用之外，还是转化为高活性稀有人参皂苷C-K的前体化合物之一。因此，增加人参皂苷Rd的得率是稀有人参皂苷在药物制剂研究与应用等方面的基础。

其中人参皂苷Rc是丰度最高的皂苷成分之一，在人参中占总皂苷的3-16％，因此可利用人参皂苷Rc生产稀有皂苷，提高人参皂苷在肠道中的吸收率，对减少用药剂量及皂苷高效利用有重要意义。切掉人参皂苷Rc的C20位α-L-阿拉伯呋喃糖即可得到人参皂苷Rd，如图1所示。此外，人参皂苷Rb₁在人参中的含量高于其他糖基化人参皂苷，所以对β-D-葡萄糖苷酶的研究也多于其他的人参皂苷水解酶。但是根据人参皂苷Rb₁糖基化的特点，β-D-葡萄糖苷酶与其进行反应时有可能发生转化产物不专一的现象，这使得人参皂苷Rd的产率偏低。而且，现有的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶对阿拉伯糖和葡萄糖的耐受性均较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的Rd产率低和α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶对糖的耐受性较差的问题，提供α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶及其编码基因和应用。

相对于β-D-葡萄糖苷酶而言，α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶可以特异性地水解人参皂苷Rc的C-20位的α-L-阿拉伯呋喃糖得到人参皂苷Rd，从而减少产物不专一的现象。因此，本发明的发明人致力于开发新的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，经研究得到一种能够较高产率酶解人参皂苷Rc获得人参皂苷Rd、且对阿拉伯糖和葡萄糖的耐受性均较高的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶。也就是说，为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶，其为(a)或(b)：

(a)由SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列组成的酶；

(b)SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且酶活性不变的由(a)衍生的酶，或者，由在SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列组成的酶。