[发明专利]丹参酮ⅡA合酶基因及应用

说明书

本发明公开了丹参中丹参酮IIA合酶的基因及其编码蛋白，以及用于生产或提高丹参酮IIA含量的方法。本发明基因是首次从丹参等多种植物中克隆得到，所编码的蛋白能够催化隐丹参酮合成丹参酮IIA，也可以催化异隐丹参酮合成异丹参酮IIA。因此本发明在生产有效的活性物质方面具有应用价值，为大规模生产丹参酮ⅡA提供新的途径，也为工业生产其他相关的丹参酮类化合物奠定了坚实的基础。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及药用植物基因工程领域，更具体涉及参与丹参酮类化合物合成途径的基因及其应用。

背景技术

丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)隶属唇形科(Lamiaceae)，是传统药用植物，以根和根茎入药，广泛用于治疗心脑血管及相关疾病。丹参的药用成分主要包括两类：一类是脂溶性的二萜丹参酮类化合物，另一类是水溶性的多聚酚酸类化合物。二萜丹参酮类化合物具有较强的生物活性，在丹参中含量较高。近年来对于丹参酮类的生物合成及调控研究不断获得新的进展，丹参酮类的开发利用更具有广阔的开发潜力。

丹参酮类生物合成途径的研究对遗传育种以及合成生物学的开发具有重要的指导意义。目前丹参酮类生物合成途径的研究，除了催化GGPP生成次丹参酮二烯的CPS和KSL，多个细胞色素P450酶(Cytochrome P450，CYP450)也被鉴定，包括CYP76AH1、CYP76AH3和CYP76AK1等，分别催化次丹参酮二烯生成铁锈醇及其羟基化的丹参酮类中间产物(Guo J,Ma X,Cai Y,Ma Y,Zhan Z,Zhou YJ,Liu W,Guan M,Yang J,Cui G,Kang L,Yang L,ShenY,Tang J,Lin H,Ma X,Jin B,Liu Z,Peters RJ,Zhao ZK,Huang L(2016)CytochromeP450 promiscuity leads to a bifurcating biosynthetic pathway fortanshinones.New Phytol 210(2):525-534.doi:10.1111/nph.13790；Guo J,Zhou YJ,Hillwig ML,Shen Y,Yang L,Wang Y,Zhang X,Liu W,Peters RJ,Chen X,Zhao ZK,HuangL(2013)CYP76AH1catalyzes turnover of miltiradiene in tanshinones biosynthesisand enables heterologous production of ferruginol in yeasts.Proceedings ofthe National Academy of Sciences of the United States of America 110(29):12108-12113.doi:10.1073/pnas.1218061110)。最近又有三个CYP71D家族蛋白CYP71D375、CYP71D373和CYP71D411被证明参与了丹参酮的生物合成途径，其中CYP71D375催化合成隐丹参酮(Ma Y,Cui G,Chen T,Ma X,Wang R,Jin B,Yang J,Kang L,Tang J,Lai C,Wang Y,Zhao Y,Shen Y,Zeng W,Peters RJ,Qi X,Guo J,Huang L(2021)Expansion within theCYP71D subfamily drives the heterocyclization of tanshinones synthesis inSalvia miltiorrhiza.Nature communications 12(1):685.doi:10.1038/s41467-021-20959-1)。