[发明专利]白木香来源的Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了白木香来源的Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5及其编码基因和应用。本发明基于白木香的基因组及转录组数据筛选了得到了新的聚酮合酶AsPKS5，其氨基酸序列为SEQ ID NO.4所示，其编码基因的核苷酸序列为SEQ ID NO.3所示。本发明通过异源表达获得重组Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5，酶活性催化实验表明其具有多种催化活性，能应用于体外或体内催化合成苄基丙酮类、吡喃酮类或喹诺酮类化合物的生产等，也可应用于指导含有相关物质的药用植物的分子育种。

技术领域

本发明涉及Ⅲ型聚酮合酶及其编码基因，尤其涉及白木香(Aquilaria sinensis)来源的Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5及其编码基因，本发明进一步涉及它们在催化苄基丙酮类、吡喃酮类或喹诺酮类化合物合成中的应用，属于Ⅲ型聚酮合酶及其应用领域。

背景技术

聚酮类化合物是一类含有由碳、氧原子等原子构成的大环结构的次生代谢产物，参与植物在胁迫环境下的生长调控，具有抗菌、抗癌和免疫抑制等药理活性。植物中的聚酮化合物由Ⅲ型聚酮合酶催化多种辅酶A通过缩合反应合成骨架结构，进一步通过不同修饰酶修饰而生成。植物中已发现系列功能各异的Ⅲ型聚酮合酶，如催化合成查尔酮的查尔酮合酶(CHS)、催化合成白藜芦醇的芪类合酶(STS)和催化合成类姜黄素的姜黄素合酶(CUS)。

体外催化研究表明，Ⅲ型聚酮合酶可以接受多种起始底物或延伸单位，从而具有功能混杂性。喹诺酮类化合物具有广泛生物活性，如抗菌、抗肿瘤和抗氧化活性等。本发明不仅为使用合成生物学技术生产喹诺酮类活性化合物提供新思路，也为Ⅲ型聚酮合酶的特性研究及功能挖掘提供参考信息。

迄今为止，现有技术中没有关于从白木香中分离得到的催化吡喃酮类及喹诺酮类化合物的合成的多功能Ⅲ型聚酮合酶及其编码基因的报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种白木香(Aquilaria sinensis)来源的Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5及其编码基因；

本发明的目的之二将所述白木香来源的Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5应用于催化苄基丙酮类、吡喃酮类或喹诺酮类化合物等化合物的合成。

为实现上述目的，本发明所采取的主要技术方案包括：

本发明的一方面公开了一种白木香(Aquilaria sinensis)来源Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5，其氨基酸序列选自(a)或(b)的任何一种：

(a)SEQ ID No.4所示的氨基酸序列；或

(b)将SEQ ID No.4所示的氨基酸序列通过一个或多个氨基酸残基的替换、缺失或/和插入而衍生得到的仍具有植物Ⅲ型聚酮合酶功能或活性的蛋白变体。

本发明另一方面公开了白木香(Aquilaria sinensis)来源Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5的编码基因，其核苷酸序列为(a)、(b)或(c)所示：

(a)SEQ ID No.3所示的多核苷酸序列；或

(b)与SEQ ID No.3的互补序列在严谨杂交条件能够进行杂交的多核苷酸序列，该多核苷酸编码的蛋白仍具有植物Ⅲ型聚酮合酶的功能或活性；或

(c)与SEQ ID No.3的多核苷酸序列至少有85％以上同源性的多核苷酸序列，且该多核苷酸编码的蛋白仍具有植物Ⅲ型聚酮合酶的功能或活性；优选的，与SEQ ID No.3的多核苷酸序列至少有90％以上同源性的多核苷酸序列，且该多核苷酸编码的蛋白仍具有植物Ⅲ型聚酮合酶的功能或活性。

本发明再一方面提供了将白木香来源的Ⅲ型聚酮合酶AsPKS5应用于催化苄基丙酮类、吡喃酮类或喹诺酮类化合物等化合物的合成。