一种生物全合成紫杉醇前体物质巴卡亭制造技术

本申请涉及合成生物学技术领域，具体涉及一种生物全合成紫杉醇关键前体物质巴卡亭

【技术实现步骤摘要】
一种生物全合成紫杉醇前体物质巴卡亭III的方法、生物材料及应用


[0001]本申请涉及植物代谢生物学与合成生物学
，具体涉及一种生物全合成紫杉醇关键前体物质巴卡亭
III
的方法
、
生物材料及应用
。

技术介绍

[0002]紫杉醇是来源于红豆杉植物的二萜生物碱化合物，结构式如式
I
所示
。
其在临床上已经广泛用于乳腺癌
、
卵巢癌和部分头颈癌
、
肺癌的治疗
。
目前一般采用半化学合成的方法生产紫杉醇，即首先通过从叶片中提取天然前体物质巴卡亭Ⅲ(baccatinⅢ)
或
10
‑
去乙酰巴卡亭Ⅲ(10
‑
deacetylbaccatinⅢ,10
‑
DAB)
，然后化学合成紫杉醇
。
[0003][0004]自紫杉醇结构于
1971
年首次被发现以来，其生物合成途径的解析一直是天然产物研究领域的一个焦点
。
如图1所示，紫杉醇生物合成途径起始于异戊二烯基前体
(IPP
和
DMAPP)
与
GGPP
线性偶联形成紫杉二烯
。
紫杉二烯经过一系列氧化
、
酰基化和环氧化形成关键中间体巴卡亭
III。
巴卡亭
III
最后与
C13
侧链结合生成紫杉醇
。
根据中间体结构推测，紫杉醇的合成需要经过约
19
步酶促反应，其中还有4个氧化酶和1个变位酶未被鉴定，分别是
C9
羟化酶
(Taxane9
α
hydroxylase,T9
α
H)、C9
氧化酶
(Taxane 9
α
dioxygenase,T9
α
O)、C1
羟化酶
(Taxane 1
β
hydroxylase,T1
β
H)、C4
‑
C20
环氧酶
(C4
β
,C20
‑
epoxidase,EPOX)
和环氧变位酶
(Oxomutase,OXM)。
由于
C4
‑
C20
氧杂环形成与
C9
氧化的关键酶尚不清楚，导致无法生物合成紫杉醇中间体巴卡亭
III
，并长期缺乏完整的紫杉醇生物合成途径
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种生物全合成紫杉醇关键前体物质巴卡亭
III
的方法
、
生物材料及应用
。
本申请成功鉴定了紫杉烷
C4
‑
C20
氧杂环丁烷形成酶的基因
(TOT)
和紫杉烷9α
羟基化酶的基因
(T9
α
H)
，鉴定了巴卡亭
III
生物合成途径的核心成分，为通过合成生物学高效开发紫杉醇等紫杉烷类产品的绿色低碳生产途径开辟了道路
。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种生物酶组合物，该生物酶组合物包括紫杉烷9α
羟基化酶
(T9
α
H)
，以及紫杉烷
C4
‑
C20
氧杂环丁烷形成酶
(TOT)
；
[0008]T9
α
H
的氨基酸序列包括如下
(a1)
～
(a4)
中的至少一种：
[0009](a1)SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种；
[0010](a2)SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种的
N
端和
/
或
C
端连接标签得
到的融合氨基酸序列；
[0011](a3)SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种经过一个或多个氨基酸残基的取代和
/
或缺失和
/
或添加得到的具有相同功能的氨基酸序列；
[0012](a4)
与
SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种具有至少
60
％同一性且具有相同功能的氨基酸序列；
[0013]TOT
的氨基酸序列包括如下
(b1)
～
(b4)
中的至少一种：
[0014](b1)SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种；
[0015](b2)SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种的
N
端和
/
或
C
端连接标签得到的融合氨基酸序列；
[0016](b3)SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种经过一个或多个氨基酸残基的取代和
/
或缺失和
/
或添加得到的具有相同功能的氨基酸序列；
[0017](b4)
与
SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种具有至少
60
％同一性且具有相同功能的氨基酸序列
。
[0018]上述
(a4)
或
(b4)
中，具有至少
60
％同一性的氨基酸序列示例性的为具有至少
60
％
、65
％
、70
％
、75
％
、80
％
、85
％
、90
％
、91
％
、92
％
、93
％
、94
％
、95
％
、96
％
、97
％
、98
％或
99
％同一性的氨基酸序列
。
[0019]本专利技术研究发现，在巴卡亭
III
生物合成途径中，在紫杉二烯合成酶
TS
催化下，
GGPP
转化为紫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物酶组合物，其特征在于，所述生物酶组合物包括紫杉烷9α
羟基化酶
T9
α
H
，以及紫杉烷
C4
‑
C20
氧杂环丁烷形成酶
TOT
；所述
T9
α
H
的氨基酸序列包括如下
(a1)
～
(a4)
中的至少一种：
(a1)SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种；
(a2)SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种的
N
端和
/
或
C
端连接标签得到的融合氨基酸序列；
(a3)SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种经过一个或多个氨基酸残基的取代和
/
或缺失和
/
或添加得到的具有相同功能的氨基酸序列；
(a4)
与
SEQ ID NO
：1～
14
所示氨基酸序列中的至少一种具有至少
60
％同一性且具有相同功能的氨基酸序列；所述
TOT
的氨基酸序列包括如下
(b1)
～
(b4)
中的至少一种：
(b1)SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种；
(b2)SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种的
N
端和
/
或
C
端连接标签得到的融合氨基酸序列；
(b3)SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种经过一个或多个氨基酸残基的取代和
/
或缺失和
/
或添加得到的具有相同功能的氨基酸序列；
(b4)
与
SEQ ID NO
：
29
～
52
所示氨基酸序列中的至少一种具有至少
60
％同一性且具有相同功能的氨基酸序列
。2.
根据权利要求1所述的生物酶组合物，其特征在于，所述生物酶组合物还包括紫杉二烯合成酶
TS、
紫杉烷5α
羟基化酶
T5
α
H、
紫杉烷
13
α
羟基化酶
T13
α
H、
紫杉烷2α
羟基化酶
T2
α
H、
紫杉烷7β
羟基化酶
T7
β
H、
紫杉烷5α
乙酰基转移酶
TAT、
紫杉烷2α
‑
氧
‑
苯甲酰基转移酶
TBT
中的至少一种
。3.
编码权利要求1或2所述生物酶组合物的核酸分子组合物，其特征在于，其包括编码
T9
α
H
的核酸分子和编码
TOT
的核酸分子；所述编码
T9
α
H
的核酸分子的核苷酸序列包括如下序列中的至少一种：
(c1)SEQ ID NO
：
15
～
28
所示核苷酸序列中的至少一种；
(c2)SEQ ID NO
：
15
～
28
所示核苷酸序列中的至少一种的互补序列
、
简并序列或同源序列，所述同源序列为与
SEQ ID NO
：
15
～
28
所示核苷酸序列具有至少
75
％同一性的核苷酸序列；
(c3)
在严格条件下与
(c1)
或
(c2)
所示的核苷酸序列杂交，且能够编码相同功能蛋白质的核苷酸序列；所述编码
TOT
的核酸分子的核苷酸序列包括如下序列中的至少一种：
(d1)SEQ ID NO
：
53
～
76
所示核苷酸序列中的至少一种；
(d2)SEQ ID NO
：
53
～
76
所示核苷酸序列中的至少一种的互补序列
、
简并序列或同源序列，所述同源序列为与
SEQ ID NO
：...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫建斌，蒋彬，孙亚平，黄三文，
申请(专利权)人：中国农业科学院深圳农业基因组研究所，
类型：发明
国别省市：