[发明专利]一种黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶及在黄酮类化合物合成领域的应用

说明书

本发明涉及一种黄酮合酶I/黄烷酮‑3‑羟化酶及在黄酮类化合物合成领域的应用。本发明公开了一种松叶蕨黄酮合酶I/黄烷酮‑3‑羟化酶，其氨基酸序列为SEQ ID No.1所示的氨基酸序列。本发明首次从蕨类植物中克隆鉴定的一个可以在黄烷酮C2和C3位之间引入双键或C3位引入羟基的双功能酶。其对常见的黄烷酮化合物有较高的催化活性，为生产黄酮类化合物提供了一个候选基因。PnFNS I/F3H可以在大肠杆菌体内可合成黄酮和二氢黄酮醇，在转基因拟南芥中同时提高植物黄酮和黄酮醇类化合物含量。该基因可用于在大肠杆菌和植物底盘中生产黄酮和黄酮醇类化合物，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明属于黄酮化合物催化酶技术领域，具体涉及来源于松叶蕨的黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶、所述酶的编码核酸物质、包含所述核酸物质的表达载体、宿主细胞、表达所述黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶的工程菌及其在黄酮类化合物合成领域的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

黄酮类化合物作为一类重要的次级代谢产物，广泛存在于陆生植物。研究表明，黄酮类化合物具有抗菌，抗病毒，抗癌，抗炎和抗氧化等多种生物活性，在植物中参与植物的生长发育，具有增强植物抵抗非生物胁迫的能力。

黄酮合酶I(Flavone synthase I,FNS I)和黄烷酮-3-羟化酶(Flavanone3β-hydroxylase,F3H)都属于2-酮戊二酸/铁(II)依赖性双加氧酶(2-oxoglutarate/Fe(II)-dependent dioxygenases,2ODDs)，黄酮合酶I参与黄酮C2和C3位之间双键的形成，是植物黄酮合成的关键酶。黄烷酮-3-羟化酶催化(2S)-黄烷酮生成(2R，3R)-二氢黄酮醇，决定了植物中黄酮醇和花色素的合成。在黄酮类化合物生物合成途径中，黄酮合酶I和黄烷酮-3-羟化酶分别是合成黄酮和黄酮醇的关键酶。蕨类植物富含黄酮类化合物，具有重要的药理活性，但是其黄酮合酶I和黄烷酮-3-羟化酶尚未报道。

松叶蕨(Psilotum nudum)，是我国仅有的松叶蕨属植物，属于蕨类植物中较为原始的类群。松叶蕨中富含黄酮类化合物，其提取物具有一定程度的抗细菌和抗真菌的活性。但目前还没有关于松叶蕨中参与黄酮类化合物生物合成关键酶的研究报道。

发明内容

基于上述技术背景，本发明提供了一种黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶，该酶来源于蕨类植物松叶蕨，属于2-酮戊二酸/铁(II)依赖性双加氧酶，具有铁离子依赖性，能够催化多种黄烷酮类化合物生成相应的黄酮类化合物。上述黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶能够在黄烷酮C2和C3位之间引入双键或在C3位引入羟基，是一种双功能酶，对于黄酮及黄酮醇类化合物的体外合成具有重要作用。

基于上述技术效果，本发明提供以下技术方案：

本发明第一方面，提供一种黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶，所述酶具有SEQ IDNO.1所示氨的基酸序列。

本发明第二方面，提供编码第一方面所述黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶的核酸物质。

上述第二方面所述，所述核酸物质包括由于密码子简并性能够翻译得到第一方面所述黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶或衍生多肽的核酸物质。

进一步的，所述编码核酸为DNA，包括cDNA、基因组DNA或人工合成的DNA；所述DNA可以为单链或双链的，可以为编码链或非编码链；本发明提供的一种具体的实施方式中，SEQ ID NO.1所示氨基酸序列的黄酮合酶I/黄烷酮-3-羟化酶，其编码核酸序列如SEQ IDNO.2所示。

本发明第三方面，提供包含第二方面所述核酸物质的表达载体。

优选的，所述表达载体为细菌质粒或酵母质粒，包括pET系列载体。