[发明专利]一种生产吉玛烯A的萜类合酶及其应用

说明书

一种生产吉玛烯A的萜类合酶及其应用。本发明涉及了一个吉马烯A合酶AarTPS34基因及其编码产物与应用。本发明从艾叶片中克隆得到AarTPS34基因，AarTPS34基因是首次从艾中得到的倍半萜类化合物吉马烯A生物合成的关键酶基因。通过实验证明：本发明的AarTPS34蛋白能够催化前体物质法尼基焦磷酸FPP生成倍半萜类化合物吉马烯A，吉马烯A是抗癌活性成分β‑榄香烯的合成前体，研究吉马烯A对艾叶药材的品质提高和生产植物单萜类化合物具有重要的理论及实际意义。

技术领域

本发明涉及药用植物分子生物学和基因工程技术领域，更具体地说是涉及一种生产吉玛烯A的萜类合酶及其应用。

背景技术

艾(Artemisia argyi)为菊科蒿属药用植物，全草入药，有温经散寒、止血消炎、止咳平喘、安胎、抗过敏等功效，艾叶晒干捣碎得“艾绒”，可制艾条，供艾灸用。此外艾全草可驱虫，其薰烟可用作房间消毒。艾具有极高的经济及药用价值。研究发现挥发油是艾的主要药效物质基础，具有广谱抗菌性、抗氧化、抗炎、抗肿瘤、镇痛、平喘、免疫调节等能力，主要组成成分为单萜、倍半萜及其衍生物，萜类物质由植物中较为保守的萜类合酶(Terpenesynthase,TPS)催化合成。利用生物工程技术将萜类合酶基因进行异源表达，可定向催化获得大量目标萜类化合物，从而获得具有开发价值或实际用途的萜类产物。

萜类合酶吉马烯A合酶(Germacrene A synthase,GAS)是催化前体物质法尼基焦磷酸(Farnesyl pyrophosphate,FPP)生成倍半萜类化合物吉马烯A的关键酶，产物吉马稀A在体外可以通过简单Cope重排直接获得β-榄香烯。而β-榄香烯是一种具有高效、低毒、广谱抗癌活性的天然萜类化合物。榄香烯口服乳和注射液药物作为国家二类新药在临床上已经取得了显著的疗效。目前β-榄香烯的生产主要以植物提取和化学合成为主，步骤繁琐且易对环境造成污染。因此利用生物工程技术将吉马烯A合酶进行异源表达，构建微生物工厂，具有极大的应用前景。

AarTPS34是艾萜类合酶基因家族中的成员，属于TPS-b亚家族。研究发现，AarTPS34在异源生物合成体系中催化合成倍半萜类化合物吉马烯A，具有底物特异性和产物专一性，被鉴定为吉马烯A合酶。

因此，如何利用AarTPS34基因，将其构建表达载体，并在生物体中合成半萜类化合物吉马烯A是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效合成吉马烯A的吉马烯A合酶基因AarTPS34的基因、其编码的蛋白质及其编码产物与应用。

本发明首先提供了一种核苷酸，来源于菊科蒿属植物艾，为如下1)或2)或3)任意一种的核苷酸：

A1)所述核苷酸为AarTPS34基因的核苷酸序列，如SEQ ID NO.1所示；

A2)或，与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有85％-99％同一性的序列，其编码的蛋白质具有催化生成樟脑的功能；

A3)或，由SEQ ID NO.1所示的序列通过取代和/或缺失，或增加/减少一个或多个核苷酸而获得的序列，其编码的蛋白质具有催化生成吉马烯A的功能；

A4)或，由SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列产生不同的转录本或者同源基因序列。

其次，本发明提供了一种蛋白质，所述蛋白质来源于菊科蒿属植物艾，命名为艾吉马烯A合酶AarTPS34，为如下1)或2)或3)任意一种的蛋白质：

B1)所述蛋白质为AarTPS34，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；

B2)或，与SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列具有85％-99％同一性的序列，所述蛋白质具有催化生成吉马烯A的功能；