[发明专利]越南油茶糖基转移酶CvUM7及其应用

说明书

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种越南油茶糖基转移酶CvUM7及其应用。越南油茶糖基转移酶CvUM7，氨基酸序列如序列表SEQIDNo.1所示；越南油茶糖基转移酶CvUM7的编码基因，核苷酸序列如序列表SEQIDNo.2所示；一种重组载体，是在pET‑28a载体中插入如序列表SEQIDNo.2所示的基因；提供了越南油茶糖基转移酶CvUM7在制备茶皂素方面的应用。优点在于：越南油茶糖基转移酶CvUM7的编码基因能催化齐墩果酸发生糖基化反应，合成茶皂素，对越南油茶的新品种进行选育、茶皂素工业化合成等研究提供支持。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种越南油茶糖基转移酶CvUM7及其应用。

背景技术

糖基转移酶（GTs）是高度发散的多聚体多基因家族，广泛存在于动植物、真菌、细菌以及病毒中负责糖基化反应，即将糖苷残基从供体偶联至受体分子（Mackenzie et al，1997）。根据氨基酸序列间相似性，共有的保守序列以及催化机制，目前共有114个GT超基因家族被收录至CAZy数据库中（Khorolragchaa et al., 2014）。其中GT1家族最庞大且在蛋白质的C端有44个保守的氨基酸序列，这段序列被称为PSPG-box (Hughes and Hughes，1994)。该家族中催化UDP-糖，转移糖基至多种底物（包括次生代谢产物）的一类称为UGTs。超过120,000种GT蛋白中存在不同的折叠形式。学者们将结构信息明确的288个GT蛋白划分为GT-A/B/C三类，而剩下结构未知的GT-101/26蛋白则被分别归类为GT-D/E（Hassan etal., 2022）。按照折叠形式，多数UGTs被归类为GT-B，包含两个糖供体结合的C端结构域与底物受体识别的N端结构域（郭芳等，2021）。UGTs活化糖供体通常主要是UDP-葡萄糖（UDP-Glucose），同时UDP-鼠李糖（UDP-Rhamnose），UDP-半乳糖（UDP-Galactose），UDP-木糖（UDP-Xylose）和UDP-葡糖醛酸（UDP—GlcUA）均被表征可参与转移反应。

从已公布的公共数据库上看，在生产三萜类物质的多种植物中，蒺藜苜蓿、人参、甘草分别有438，416，265个UGT基因，而拟南芥仅有162个。氨基酸序列比对后，拟南芥被分为65个家族，14个系统发育组，分别按大写字母命名（A-N）（Li et al., 2001; Brazier-Hicks et al., 2018）。后续研究在苹果等植物上陆续发现还存在有O、P两类UGTs，而拟南芥中遗失的这两类UGTs被推测是在植物进化中大量丢失的（Caputi et al., 2012）。Khorolragchaa et al（2014）在韩国人参（P. ginseng Meyer）中筛选了12个最有可能参与三萜化合物生物合成的UGTs，并将这些候选的UGTs划分为6个组别（A、E、G、L、N、O）。目前被表征为参与三萜类化合物生物合成的UGT属于UGT71、73、74、85、91、94的家族成员，其中UGT73家族中参与对五环三萜化合物进行修饰的成员数量最多（Yao et al., 2020）。

糖基化反应是植物次生代谢物合成的最后一步，而参与糖基化反应的酶通常是UGTs。植物三萜UGTs通过将UDP-糖供体催化三萜皂苷元形成糖苷键，进而形成三萜皂苷。三萜皂苷糖链数量的变化、组成以及在三萜骨架上的位置都被认为对植物细胞内外储运、生物活性、稳定性、吸收性能等产生巨大影响（Seki et al, 2015）。三萜类化合物的糖基化能够使三萜皂苷具有杀虫和抗真菌活性的植物防御机制（Mugford and Osbourn, 2012）。三萜皂苷对真菌病原体的抗性是由于特定碳原子位置发生糖基化引起的。例如，小麦全蚀病菌侵染植株根部后诱导产生β-葡萄糖苷酶水解C-3链，从而释放皂苷达到解毒的目的（Wangand Hou，2009）。糖基化反应可通过改变受体与激素之间的识别以及激素性质，直接/间接参与了植物激素稳态调节。此外，糖基化也参与了细胞脱毒、次生代谢产物的储运及合成等生物过程（Wang and Hou，2009）。