贯叶金丝桃素的生物合成基因簇及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种贯叶金丝桃素的生物合成基因簇及其应用。本发明专利技术在本领域中首次解析了贯叶金丝桃素及其衍生物(如甲基化衍生物)的生物合成过程。这一解析过程是开拓性的工作，包括基因及其编码的酶的发现、功能论证、酶活性及酶动力学的阐明，包括了胞内的生物合成解析以及体外的合成解析。本发明专利技术为工业化生产了贯叶金丝桃素、其中间体及其衍生物提供了新思路。思路。

【技术实现步骤摘要】
贯叶金丝桃素的生物合成基因簇及其应用


[0001]本专利技术属于生物技术和植物学领域，更具体地，本专利技术涉及贯叶金丝桃素的生物合成基因簇及其应用。

技术介绍

[0002]贯叶金丝桃(Hypericum perforatum)又名圣约翰草，是世界范围内最重要的药用植物之一，其提取物作为抗抑郁非处方药全球销售超过60亿美元。贯叶金丝桃的抗抑郁特性归因于植物体中的杂萜化合物贯叶金丝桃素(hyperforin)，但目前为止还没有关于其生物合成的基因信息的报道。
[0003]基于早期的同位素标记实验，贯叶金丝桃素的酰基链源自支链氨基酸：缬氨酸；phloroisobutyrophenone(PIBP)是聚酮合酶(PKS)催化的产物，而五个类异戊二烯单元源自甲基赤藓糖醇磷酸途径，金丝桃素生物合成的最后一步是由萜烯环化酶催化的分子内环化。加贯叶金丝桃素(adhyperforin)是与贯叶金丝桃素具有相似的生物合成途径的类似物，也具有抗抑郁的功效。
[0004]早期实验从澳洲地区特有的桃金娘科植物如大叶桉(Eucalyptus robusta)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备贯叶金丝桃素或其衍生物、或它们的中间体的方法，其特征在于，该方法包括：(1)提供宿主细胞或体外反应体系，在其中引入选自下组的酶或酶的表达盒：(i)支链α酮酸脱氢酶E1α，包括选自下组：HpBCKDHA1，HpBCKDHA2，HpBCKDHA3，或其组合；(ii)短侧链脂肪酸CoA连接酶，包括选自下组：HpCCL1，HpCCL2，HpCCL3，HpCCL4，或其组合；(iii)聚酮合酶，包括选自下组：HpPKS1，HpPKS2，HpPKS4，HpPKS5，HpPKS6，HpPKS7，或其组合；(iv)甲基转移酶，包括选自下组：HpMT1，HpMT3，或其组合；(2)培养(1)的宿主细胞或使(1)的体外反应体系进行反应，从而制备贯叶金丝桃素或其衍生物、或它们的中间体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述宿主细胞或体外反应体系中引入(i)、(ii)、(iii)和(iv)的酶或酶的表达盒；从而步骤(2)中，以缬氨酸或异亮氨酸底物、由(i)的酶催化形成异丁酸或2
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甲基丁酸，进而由(ii)的酶催化形成异丁酰辅酶A或2
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甲基丁酰辅酶A，进而由(iii)的酶催化形成贯叶金丝桃素中间体Phloroisobutyrophenone或Phlormethylbutanophenone，进而由(iv)的酶催化形成贯叶金丝桃素或其衍生物；或步骤(1)中，在所述宿主细胞或体外反应体系中引入(i)、(ii)和(iii)的酶或酶的表达盒；从而步骤(2)中，以缬氨酸或异亮氨酸底物、由(i)的酶催化形成异丁酸或2
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甲基丁酸，进而由(ii)的酶催化形成异丁酰辅酶A或2
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甲基丁酰辅酶A，进而由(iii)的酶催化形成贯叶金丝桃素中间体Phloroisobutyrophenone或Phlormethylbutanophenone；或步骤(1)中，在所述宿主细胞或体外反应体系中引入(iv)的酶或酶的表达盒；从而步骤(2)中，以甲基供体以及贯叶金丝桃素中间体Phloroisobutyrophenone或Phlormethylbutanophenone为底物，制备贯叶金丝桃素或其衍生物；较佳地，所述甲基供体包括S
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腺苷蛋氨酸。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述宿主细胞或体外反应体系中引入(ii)的酶或酶的表达盒；从而步骤(2)中，以游离酸和辅酶A为底物，制备游离酸与辅酶A的连接产物；较佳地，所述的游离酸包括选自：乙酸、异丁酸、2
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甲基丁酸、异戊酸、己酸或辛酸；较佳地，(ii)的酶为HpCCL3，所述游离酸为乙酸，所述连接产物为乙酰辅酶A；较佳地，(ii)的酶为HpCCL1，HpCCL2，HpCCL3或HpCCL4，所述游离酸为异丁酸，所述连接产物为异丁酰辅酶A；较佳地，(ii)的酶为HpCCL1，HpCCL2，HpCCL3或HpCCL4，所述游离酸为2
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甲基丁酸，所述连接产物为2
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甲基丁酰辅酶A；较佳地，(ii)的酶为HpCCL1，HpCCL2或HpCCL4，所述游离酸为异戊酸，所述连接产物为异戊酰辅酶A；较佳地，(ii)的酶为HpCCL1或HpCCL2，所述游离酸为己酸，所述连接产物为己酰辅酶A。4.如权利要求1
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3任一所述的方法，其特征在于，所述的酶来自分离的贯叶金丝桃基因簇，所述基因簇包括：基因簇I和基因簇II；
所述基因簇I包括下组酶的编码基因：HpBCKDHA1，HpBCKDHA2，HpBCKDHA3，HpCCL1，HpCCL2，HpPKS1，HpPKS2，HpPKS4，HpPKS5，HpMT1；所述基因簇II包括下组酶的编码基因：HpCCL3，HpPKS6，HpPKS7，HpMT3。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述HpBCKDHA1是氨基酸序列如SEQ ID NO:13所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpBCKDHA2是氨基酸序列如SEQ ID NO:13所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpBCKDHA3是氨基酸序列如SEQ ID NO:14所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpCCL1是氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpCCL2是氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpCCL3是氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpCCL4是氨基酸序列如SEQ ID NO:4所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpPKS1是氨基酸序列如SEQ ID NO:5所示的多肽，或其保守性变异多肽；所述HpPKS2是氨基酸序列如SEQ ID NO:6...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊万杰洛斯，
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：