中药青蒿中东莨菪素糖基转移酶蛋白及其编码基因与应用

本发明涉及生物，特别地涉及中药青蒿中东莨菪素糖基转移酶蛋白及其编码基因与应用。

背景技术：

1、东莨菪素(7-羟基-6-甲氧基香豆素，scopoletin)是香豆素家族的典型代表，其7-oh的葡萄糖化产物即为东莨菪苷(scopolin)，结构式参见图1。东莨菪素衍生自碳骨架c6-c3，含有1,2-苯并吡喃酮结构中的类方晶骨架核，苯环(c6)上具有甲氧基化和羟基化修饰。东莨菪素是在拟南芥以及其它具有苯丙烷途径植物中发现的酚醛树脂中分离得到的，其药用价值在世界各地引起了极大的关注。东莨菪素体外药理活性包括抗菌、抗真菌、抗结核和抗高血压特性。已证实的体内药物生态活性包括抗炎症、缓解神经、抗糖尿病和抗高尿酸血症特性。

2、东莨菪素和东莨菪苷在细胞内的抗氧化能力可以抑制前破骨细胞——raw 264.7分化。东莨菪苷除了具备和其配基类似功能外，在血管形成、肝脏保护、减肥、抗肝癌、缓解骨质疏松等方面具有重要作用。东莨菪苷可以通过抑制炎症和血管形成来减轻大鼠aia的临床症状，该化合物可能是血管形成相关疾病的有效药物，并可以作为筛选更有效的合成类似物的结构基础。东莨菪苷通过激活sirt1介导的信号级联来减轻肝脏脂肪变性，从而增强肝sirt1活性和蛋白质表达。体内外实验表明东莨菪苷可以阻止脂肪细胞分化和体重增加，表明东莨菪碱可能是治疗和预防人类肥胖的潜在生物活性化合物。从菝葜(smilaxchina)中提取的东莨菪苷通过调节糖酵解蛋白gpi、gpd2和pgk2的表达而发挥抗肝细胞癌的作用。东莨菪苷可能影响hsp90α和gpd2之间的相互作用，这可能为肝细胞癌提供一个新的潜在治疗方向。scopolin治疗可防止ovx诱导的骨质疏松小鼠化的骨密度损失，表明东莨菪碱可能是治疗和预防骨质疏松症的生物活性成分。

3、东莨菪素已经实现了大肠杆菌中生物合成，且在拟南芥、烟草、番茄中克隆到了催化东莨菪素糖基化生成东莨菪苷的糖基转移酶。然而由于该类酶的催化活性较弱的缘故，迄今未见东莨菪苷生物合成的报道。综上，亟待一种特异性高的酶，来特异合成东莨菪苷，为药物合成设计提供新参考。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明基于中药青蒿富集东莨菪苷，利用转录组和蛋白组筛选到aaugt88a54蛋白，并通过酶活鉴定其催化东莨菪苷的产生，为生物合成东莨菪苷提供了糖基转移酶序列。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种蛋白，是如下a)或b)中的蛋白质：

4、a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

5、b)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有东莨菪素糖基转移酶活性的由a)衍生的蛋白质。即，从取代和/或缺失和/或添加这三种中取一种或几种进行处理。

6、所述东莨菪素糖基转移酶活性是催化东莨菪素a环7位的糖基化生成东莨菪苷的活性。

7、所述蛋白的编码基因也属于本发明的保护范围。

8、所述编码基因为如下1)或2)或3)所示：

9、1)其核苷酸序列是序列表中序列1所示的dna分子；

10、2)在严格条件下与1)限定的dna分子杂交的dna分子；

11、3)与1)或2)限定的dna分子具有90％以上的同源性的dna分子。

12、该编码基因含有1392个核苷酸，如序列表中序列1所示；其编码含有463个氨基酸的蛋白，如序列表中序列2所示，将该基因命名为aaugt88a54，将其编码的蛋白命名为aaugt88a54。

13、含有所述编码基因的表达盒、重组表达载体、转基因细胞系或重组微生物也属于本发明的保护范围。

14、所述的蛋白在作为东莨菪素糖基转移酶中的应用也属于本发明的保护范围。

15、所述东莨菪素糖基转移酶是催化东莨菪素a环7位的糖基化生成东莨菪苷的酶。

16、所述蛋白在催化东莨菪素转化生成东莨菪苷中应用也属于本发明的保护范围。

17、所述编码基因在催化东莨菪素转化生成东莨菪苷中应用也属于本发明的保护范围。

18、本发明基于中药青蒿中特异富集东莨菪苷(高达2.24mg/g干重)，推测其中存在高活性的糖基转移酶催化东莨菪苷的生成。通过两个生态型中药青蒿的转录组、蛋白组筛选，找到并鉴定中药青蒿中催化东莨菪苷的特异糖基转移酶aaugt88a54，为生物合成东莨菪苷提供了东莨菪素糖基转移酶蛋白及其编码序列。

技术特征：

1.一种蛋白，是如下a)或b)中的蛋白质：

2.根据权利要求1所述的蛋白，其特征在于：所述东莨菪素糖基转移酶活性是催化东莨菪素a环7位的糖基化以生成东莨菪苷的活性。

3.权利要求1或2所述蛋白的编码基因。

4.根据权利要求3所述的编码基因，其特征在于：所述编码基因为如下1)或2)或3)所示：

5.含有权利要求3或4所述编码基因的表达盒、重组表达载体、转基因细胞系或重组微生物。

6.权利要求1或2所述的蛋白在作为东莨菪素糖基转移酶中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述东莨菪素糖基转移酶是催化东莨菪素a环7位的糖基化以生成东莨菪苷的酶。

8.权利要求1或2所述的蛋白在催化东莨菪素转化生成东莨菪苷中应用。

9.权利要求3或4所述的编码基因在催化东莨菪素转化生成东莨菪苷中应用。

技术总结
本发明公开了中药青蒿中东莨菪素糖基转移酶蛋白及其编码基因与应用。该蛋白是如下a)或b)中的蛋白质：a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有东莨菪素糖基转移酶活性的由a)衍生的蛋白质。本发明基于中药青蒿中特异富集东莨菪苷(高达2.24mg/g干重)，推测其中存在高活性的糖基转移酶催化东莨菪苷的生成。通过两个生态型中药青蒿的转录组、蛋白组筛选，找到并鉴定中药青蒿中催化东莨菪苷的特异糖基转移酶AaUGT88A54，为生物合成东莨菪苷提供了东莨菪素糖基转移酶蛋白及其编码序列。

技术研发人员：尹青岗,高冉冉,邬兰,师玉华,韩小燕,王梦月,初旸,吴问广,向丽,陈士林
受保护的技术使用者：中国中医科学院中药研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12