一种7-O-糖基转移酶及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种7‑O‑糖基转移酶及其编码基因和应用。本发明专利技术的7‑O‑糖基转移酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，其编码基因7‑O‑糖基转移酶基因EsGT1，核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术克隆的7‑O‑糖基转移酶是在淫羊藿苷合成过程中的最后一步的酶，这对于解析淫羊藿苷的合成途径具有重要意义。7‑O‑糖基转移酶能够特异性地催化类黄酮物质(kaempferol)的7‑O‑糖基化反应。

【技术实现步骤摘要】
一种7-O-糖基转移酶及其编码基因和应用
本专利技术属于植物基因工程和生物
，具体涉及一种7-O-糖基转移酶及其编码基因和应用。
技术介绍
：淫羊藿是小檗科(Berberidaceae)淫羊藿属(Epimedium)的多年生草本植物。在中国的药用历史上，淫羊藿属植物的使用非常悠久，2000多年前的《神农本草经》已有记载。在传统中药中，淫羊藿属植物一直以补肾阳、强筋骨、祛风湿等功效而被使用。以传统药用植物广泛使用为基础，随着对淫羊藿属植物的形态分类、地理分布、质量评价、化学成分及药理作用的研究，淫羊藿属植物表现出了巨大的开发潜力，受到了国内外学者越来越多的重视，也是国际上多年来重点研究的药用植物之一。《中国药典》中，淫羊藿苷(icariin)的含量是评价淫羊藿药材的主要指标。在主要药用淫羊藿物种中，淫羊藿苷均是黄酮类物质的主要成分(李作洲，徐艳琴，王瑛，黄宏文。淫羊藿属药用植物的研究现状与展望。中草药，2005，36：289-295)。文献研究表明，淫羊藿苷具有多种不同的生物活性，包括骨保护作用、壮阳功能、神经保护作用、心血管保护作用、抗癌活性、抗炎保护作用、免疫保护作用等(LiH,LiQ,MeiQ,LuT.Pharmacologicaleffectsandpharmacokineticpropertiesoficariin,themajorbioactivecomponentinHerbaEpimedii.LifeSciences2015；126:57-68)。对其药理研究发现，其抗癌作用通过多种机制产生，例如细胞凋亡、细胞周期调节、抑制癌细胞发育过程中的血管生成、抑制癌细胞转移及免疫调节等(TanH-L,ChanK-G,PusparajahP,SaokaewS,DuangjaiA,LeeL-H,GohB-H.Anti-Cancerpropertiesofthenaturallyoccurringaphrodisiacs:icariinanditsderivatives.FrontiersinPharmacology2016；7:191)。另外一篇体外单细胞研究发现，淫羊藿苷促进人类神经干细胞的增殖及调节相关基因的表达从而发挥其神经保护作用(YangP,GuanY-Q,LiY-L,ZhangL,ZhangL,LiL.Icariinpromotescellproliferationandregulatesgeneexpressioninhumanneuralstemcellsinvitro.MolecularMedicineReports2016；5377:1316-1322)。全面的活性研究及不断被解释的药理表明淫羊藿苷在药用或者保健品等行业具有非常大的潜力。在拟南芥、金鱼草、玉米、矮牵牛、苹果和葡萄等植物中，参与合成类黄酮代谢途径中的结构基因已经得到了分离与功能鉴定(HoltonT,CornishE.Geneticsandbiochemistryofanthocyaninbiosynthesis.ThePlantCell1995；7:1071；Winkel-ShirleyB.Flavonoidbiosynthesis.Acolorfulmodelforgenetics,biochemistry,cellbiology,andbiotechnology.Plantphysiology2001；126:485；KoesR,QuattrocchioF,MolJ.Theflavonoidbiosyntheticpathwayinplants:functionandevolution.BioEssays2005；16:123)。近十几年来，科学家通过整合不同来源的类黄酮物质代谢途径中的基因在大肠杆菌或者酵母细胞工厂中进行类黄酮物质的合成已经有了很好的应用例子(PutignaniL,MassaO,AlisiA.EngineeredEscherichiacoliasnewsourceofflavonoidsandterpenoids.FoodResearchInternational2013；54:1084-1095；ChemlerJA,YanY,KoffasMAG.Biosynthesisofisoprenoids,polyunsaturatedfattyacidsandflavonoidsinSaccharomycescerevisiae.MicrobialCellFactories2006；5:20)，这种利用外源宿主，特别是微生物宿主的生物合成方法将是未来解决天然产物提取产率低、纯度低及化学合成操作繁琐、污染大等问题的一个很好的方案。但是这种方法的前提是想要得到目标物质，必须对目标物质合成的酶有一个系统和充分的了解，并且能够克隆得到编码对应酶的基因，才能整合至前体化合物合成代谢途径中，从而对前体化合物进行一系列的修饰后最终得到目标物质。淫羊藿苷以类黄酮结构为母体，所以具有很大前景的生物合成工业价值。而淫羊藿属植物并非为模式植物的一种，所以有关分子生物学、遗传学的研究相对比较滞后，淫羊藿苷在植物体内是如何形成，即其代谢途径中参与作用的酶、编码酶蛋白的基因及前体化合物的结构修饰等方面缺少全面体系的研究，充分鉴定并且了解相关的知识，对淫羊藿苷的高效高产运用具有非常重要的作用。淫羊藿苷是在3位和7位具有两个糖基化位点的异戊烯基类黄酮化合物。依其被修饰的结构来看，无论是被糖基化、甲基化还是异戊烯基化，在生物体内可能都有一个固定的流程，在这些修饰中，糖基化通常存在于生物合成的最后一步，对于在细胞内稳定分子结构及后续的运输及存储提供了必要条件(VogtT,JonesP.Glycosyltransferasesinplantnaturalproductsynthesis:characterizationofasupergenefamily.TrendsinPlantScience2000；5(9):380-386)。整个代谢途径比较复杂，需要鉴定的基因及其功能比较多。因此，从最后一步着手，以产物为源头，鉴定最后一步的酶，会更加高效，对于整个途径的精确解析具有重要意义。
技术实现思路
：本专利技术的第一个目的是提供一种7-O-糖基转移酶，其能在合成淫羊藿苷的最后一步糖基化中起作用，从而为鉴定淫羊藿苷的其他修饰奠定基础。本专利技术的7-O-糖基转移酶，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。本专利技术的第二个目的是提供一种编码上述7-O-糖基转移酶的编码基因。所述的编码基因优选为7-O-糖基转移酶基因EsGT1，其核苷酸序列为SEQIDNO.1所示。本专利技术的第三个目的是提供上述7-O-糖基转移酶在淫羊藿苷合成中的应用。优选，7-O-糖基转移酶以UDP-glucose为底物催化icarisideII生成淫羊藿苷中的应用本专利技术的第四个目的是提供7-O-糖基转移酶在类黄酮物质7-O位糖基化修饰中的应用。优选7-O-糖基转移酶以UDP-glucose为底物在催化kaempferol生成kaempferol-7-O-glucoside中的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实施：在箭叶淫羊藿不同发育时期(S1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
7‑O‑糖基转移酶，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

【技术特征摘要】
1.7-O-糖基转移酶，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。2.一种编码权利要求1所述的7-O-糖基转移酶的编码基因。3.根据权利要求2所述的编码基因，其特征在于，其核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。4.权利要求1所述的7-O-糖基转移酶在淫羊藿苷合成中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，7-O-糖基转移...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑛，杨小满，陈建军，曾少华，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：广东,44