一种产阿吗碱的烟草系统技术方案

本发明专利技术公开了一种长春花来源的色氨酸脱羧酶TDC，其核苷酸序列为SEQ ID NO:1，能够在烟草系统中表达用于生产阿吗碱。本发明专利技术以烟草为模式底盘系统，以TDC、SLS、STR、NPF2.9、SGD和HYS作为生物元件，构建融合基因，实现了阿吗碱的异源生物合成，具有开发前景。

【技术实现步骤摘要】
一种产阿吗碱的烟草系统
本专利技术属于生物合成
，具体地说，涉及一种产阿吗碱的烟草系统，具体涉及一种长春花来源的色氨酸脱羧酶(Tryptophandecaboxylase，TDC)通过在烟草系统中表达来生产阿吗碱的用途。
技术介绍
长春花(Catharanthusroseus)是一种重要的药用植物，含有丰富的单萜吲哚生物碱化合物。异育亨宾生物碱是长春花中一类重要的药用化合物(Stavrinidesetal.,2016)。阿吗碱(Raubasine，Ajmalicine，CASNo.：483-04-5，萝巴新)是异育亨宾生物碱中的一种，已商业化应用于高血压的治疗。尽管长春花中阿吗碱的含量较高，但长春花的生物量较低，无法满足日益增长的社会需求。基于代谢工程或合成生物学策略，异源合成阿吗碱是满足不断增长的市场需求的有效手段。目前，长春花中参与阿吗碱及其他异育亨宾生物碱的相关基因已经鉴定(Miettinenetal.,2014；Stavrinidesetal.,2016；Stavrinidesetal.,2015)，为后续阿吗碱及异育亨宾生物碱的合成生物学研究奠定了基础。烟草因生物量大且易于表达植物来源的基因，是进行合成生物学研究的一个重要模式底盘系统。该系统已成功用于青蒿素及前体、紫杉醇前体、皂苷及环烯醚萜类化合物的异源合成(Farhietal.,2011；Fuentesetal.,2016；Lietal.,2019；Malhotraetal.,2016；Miettinenetal.,2014；Paddonetal.,2013；Reedetal.,2017)，为后续烟草中异育亨宾生物碱的合成生物学提供了重要参考。
技术实现思路
为了实现阿吗碱在烟草等植物中的生物合成，我们以烟草为模式底盘系统，将长春花中克隆获得的关键基因构建农杆菌表达载体，通过烟草瞬时表达体系在烟草中异源表达。同时，基于合成生物学策略，将获得的关键基因用于构建不同的融合基因/蛋白，从而进一步提高烟草中阿吗碱的含量，首次实现了烟草中阿吗碱的生物合成。具体而言，本专利技术包含如下技术方案。一种色氨酸脱羧酶(Tryptophandecaboxylase，TDC)，其为选自下组的多肽：(a)具有SEQIDNO:1氨基酸序列的多肽(CrTDC)；(b)与SEQIDNO:1有90％以上、优选95％以上、优选96％以上、优选97％以上、优选98％以上、更优选99％以上同源性的多肽。其中，SEQIDNO:1的氨基酸序列为：MGSIDSTNVAMSNSPVGEFKPLEAEEFRKQAHRMVDFIADYYKNVETYPVLSEVEPGYLRKRIPETAPYLPESLDDIMKDIQKDIIPGMTNWMSPNFYAFFPATVSSAAFLGEMLSTALNSVGFTWVSSPAATELEMIVMDWLAQILKLPKSFMFSGTGGGVIQNTTSESILCTIIAARERALEKLGPDSIGKLVCYGSDQTHTMFPKTCKLAGIFPNNIRLIPTTVETDFGISPQVLRKMVEDDVAAGYVPLFLCATLGTTSTTATDPVDSLSEIANEFGIWIHVDAAYAGSACICPEFRHYLDGIERVDSLSLSPHKWLLAYLDCTCLWVKQPHLLLRALTTNPEYLKNKQSDLDKVVDFKNWQIATGRKFRSLKLWLILRSYGVVNLQSHIRSDVAMAKMFEEWVRSDSRFEIVVPRNFSLVCFRLKPDVSSLDVEEVNKKLLDMLNSTGRVYMTHTIVGGIYMLRLAVGSSLTEEHHVRRVWDLIQKLTDDLLKEA(SEQIDNO:1)。本专利技术的第二个目的在于提供编码上述色氨酸脱羧酶TDC比如SEQIDNO:1的基因。比如，编码SEQIDNO:1多肽(CrTDC)的基因(简称TDC基因)可以为SEQIDNO:2所示的核苷酸序列、或者与SEQIDNO:2有90％以上、优选95％以上、优选96％以上、优选97％以上、优选98％以上、更优选99％以上同源性的多核苷酸。其中，SEQIDNO:2的核苷酸序列为：ATGGGCAGCATTGATTCAACAAATGTAGCCATGTCCAATTCTCCAGTTGGAGAATTTAAGCCACTTGAAGCTGAGGAATTCCGAAAACAAGCCCATCGTATGGTAGATTTCATAGCCGATTATTACAAAAATGTGGAAACATATCCGGTCCTTAGCGAAGTCGAACCTGGATATCTCCGAAAACGTATCCCCGAAACCGCTCCTTACCTCCCCGAATCACTCGACGACATCATGAAAGATATTCAGAAGGATATTATCCCAGGAATGACAAATTGGATGAGCCCTAATTTTTATGCATTTTTTCCTGCCACTGTTAGTTCAGCTGCCTTTTTAGGAGAAATGTTGTCTACTGCCCTAAATTCAGTAGGCTTTACTTGGGTTTCTTCACCAGCCGCCACCGAATTAGAAATGATTGTTATGGATTGGTTGGCTCAGATCCTTAAACTCCCCAAATCTTTCATGTTTTCAGGTACGGGTGGCGGCGTCATCCAAAACACCACTAGTGAGTCCATTCTTTGTACAATCATTGCCGCCCGGGAAAGGGCCCTGGAGAAGCTCGGTCCCGATAGTATTGGAAAACTTGTCTGTTACGGATCAGATCAAACCCATACCATGTTCCCAAAAACTTGCAAATTGGCGGGAATTTTCCCGAATAATATTAGGTTAATACCTACAACCGTCGAAACGGATTTCGGCATCTCACCTCAAGTTCTACGAAAAATGGTCGAGGATGACGTGGCGGCCGGATATGTACCGCTGTTCTTATGCGCTACCCTGGGTACCACCTCGACCACGGCTACCGATCCTGTGGACTCACTTTCTGAAATCGCTAACGAGTTTGGTATTTGGATCCACGTGGATGCGGCTTATGCGGGCAGCGCCTGTATATGTCCCGAGTTCAGACATTACTTGGATGGAATCGAGCGAGTTGACTCACTGAGTCTGAGTCCACACAAATGGCTACTCGCTTACTTAGATTGCACTTGCTTGTGGGTCAAGCAACCACATTTGTTACTAAGGGCACTCACTACGAATCCTGAGTATTTAAAAAATAAACAGAGTGATTTAGACAAAGTTGTGGACTTCAAAAATTGGCAAATCGCAACGGGACGAAAATTTCGGTCGCTTAAACTTTGGCTCATTTTACGTAGCTATGGAGTTGTTAATTTACAGA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种色氨酸脱羧酶TDC，其为选自下组的多肽：/n(a)具有SEQ ID NO:1氨基酸序列的多肽CrTDC；/n(b)与SEQ ID NO:1有90％以上同源性的多肽。/n

【技术特征摘要】
1.一种色氨酸脱羧酶TDC，其为选自下组的多肽：
(a)具有SEQIDNO:1氨基酸序列的多肽CrTDC；
(b)与SEQIDNO:1有90％以上同源性的多肽。


2.编码如权利要求1所述多肽的基因。


3.如权利要求1所述的基因，其特征在于，编码SEQIDNO:1的基因为SEQIDNO:2所示的核苷酸序列、或者与SEQIDNO:2有90％以上同源性的多核苷酸。


4.包含如权利要求2所述基因的载体。


5.如权利要求4所述的载体，其特征在于，还包含分别编码裂环马钱子苷合成酶SLS、异胡豆苷合成酶STR、异胡豆苷beta-D型葡萄糖苷酶SGD、硝酸盐转运蛋白NPF2.9、异育亨宾生物碱合酶HYS的基因。


6.如权利要求5所述的载体，其特征在于，所述裂环马钱子苷合成酶SLS为具有SEQIDNO:3氨基酸序列的多肽CrSLS、或者与SEQIDNO:3有90％以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖友利，吴世文，郑妍，董尚志，
申请(专利权)人：中国科学院分子植物科学卓越创新中心，
类型：发明
国别省市：上海;31