[发明专利]一种大黄素3-羟基-O-甲基转移酶及其应用

说明书

本发明提供了一种大黄素3‑羟基‑O‑甲基转移酶MpOMT，该酶在胞外可以转化大黄素制备大黄素‑3‑甲醚，含有该酶的重组菌株也可以用于催化大黄素制备大黄素‑3‑甲醚，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及一种大黄素3-羟基-O-甲基转移酶及其应用。

背景技术

近些年，化学农药的持续使用已对环境造成了严重污染。植物源农药作为生物农药的一大类，因其来自天然植物，具有对人畜低毒安全、环境兼容性好等优点，引起业界极大关注，成为全球农药产业新的发展热点。植物源化合物传统生产方式需要种植、采收、提取和深加工四步，不仅占用耕地，而且生长条件苛刻，周期长，此外，复杂的成分也会提升分离纯化成本。种种劣势叠加，降低了市场保有率。因此，一种革命性的生产方式亟待出现。近些年，快速发展的组学分析技术以及基因工程技术推动了代谢工程和合成生物学的快速发展。利用基因工程技术改造菌株代谢途径生产重要生物农药或基于合成生物学理念重构微生物细胞工厂生产植物源农药可充分发挥微生物细胞工厂生长快、发酵过程简单、遗传改造方便、产物单一、质量和产量更加稳定的优点，降低生产成本的同时，大幅提高产品品质和产量，突破限制生物农药推广应用的价格、产能等瓶颈问题，是农药产业未来的发展方向。

大黄素及其衍生物大黄素-3-甲醚(CAS登录号:521-61-9)(图1)、芦荟大黄素、大黄素-8-葡萄糖苷等蒽醌类化合物是传统中药大黄、芦荟、虎杖等的有效活性成分，具有抗菌、消炎、抗癌、止咳、清除自由基等多种生物学活性。医学研究表明，大黄素-3-甲醚对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等病原菌有抑制活性，也可用于抑郁病的防治，以及通过抑制6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性抑制癌细胞的增殖扩散。此外，因其对白粉病、霜霉病、灰霉病和炭疽病具有良好的防治效果，已被开发成为低毒环保的生物农药商品，用于绿色农业和有机蔬菜的病害防治。但是，大黄素-3-甲醚在植物中含量低，仅0.01-0.1％，直接分离提取成本高，同时受制于植物生长条件苛刻，生长周期长，以及环境因素的影响，难以实现稳定的量产，从而严重限制了大黄素-3-甲醚杀菌剂的农业推广，市场占有率一直不高。因此，基于合成生物学理念重构大黄素-3-甲醚的微生物细胞工厂，对于突破产能、品质桎梏，拓展市场份额具有重要的意义。

前期，申请人通过基因工程改造构建了一种积累大黄素的基因工程菌株(中国专利申请号201910649852.6和201910650149.7)。在此基础上，本发明利用基因工程策略，通过引入外源的大黄素3-羟基-O-甲基转移酶基因，构建了一种高效积累大黄素-3-甲醚的基因工程菌株，开发出一种通过发酵合成制备植物源生物杀菌剂大黄素-3-甲醚的新方法。

发明内容

本发明提供了大黄素3-羟基-O-甲基转移酶MpOMT及其应用。

一方面，本发明提供了大黄素3-羟基-O-甲基转移酶MpOMT或其编码基因在制备大黄素-3-甲醚中的应用，所述MpOMT的氨基酸序列与SEQIDNo.9相比具有至少95％的序列同一性；优选的，所述应用为催化大黄素生产大黄素-3-甲醚。

在一个实施方式中，所述MpOMT的氨基酸序列与SEQIDNo.9具有至少95％、96％、97％、98％或99％的序列同一性。

在一个实施方式中，所述MpOMT来源于薄荷(Mentha x piperita)。

在一个实施方式中，所述MpOMT的氨基酸序列与SEQIDNo.9相比具有至少99％的序列同一性，并且来源于薄荷(Mentha x piperita)。

在优选的实施方式中，所述MpOMT的氨基酸序列如SEQIDNo.9所示。

优选的，所述MpOMT的编码基因如SEQ ID No.8所示。