生产达玛烯二醇-II糖苷的重组菌及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种生产达玛烯二醇

【技术实现步骤摘要】
生产达玛烯二醇
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II糖苷的重组菌及其应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体而言，本专利技术涉及一种产达玛烯二醇
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II糖苷3β
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O
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Glc
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DM的重组菌的构建方法，由上述方法获得的重组菌，以及上述重组菌在制备达玛烯二醇
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II糖苷3β
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O
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Glc
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DM中的用途。

技术介绍

[0002]人参(Panax ginsengC.A.Meyer)是传统名贵药材，具有抗癌、抗衰老、抗糖尿病、抗高血压、免疫调节和神经保护等多种药理活性，其中人参皂苷是人参的主要生物活性成分。迄今为止，已从人参属植物中分离鉴定了150多种天然人参皂苷。人参皂苷的结构和功能的多样性取决于苷元结构以及糖基配体的类型、数量和位置。根据苷元骨架不同，可分为达玛烷型四环三萜类皂苷和齐墩果烷型五环三萜类皂苷。达玛烷型皂苷在人参皂苷中占绝大多数，其进一步分为原人参二醇(PPD)型和原人参三醇(PPT)型人参皂苷。PPD型人参皂苷通过PPD在C3
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OH和/或C20
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OH处的糖基化合成，而PPT型人参皂苷通过PPT在C6
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OH和/或C20
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OH处的糖基化合成。此外，羟基和糖基的位置和数量差异导致了人参皂苷的生物活性的多样性。
[0003]据报道，达玛烷型人参皂苷的细胞毒活性与其苷元的羟基数量呈负相关。而从人参属植物中从未分离到过以达玛烯二醇
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II(DM)为底物的三萜类皂苷。DM作为PPD的直接前体，具有比PPD和PPT更少的羟基，仅在C3和C20位具有两个羟基，故推测C3位糖基化的DM和C20位糖基化的DM可能具有比PPD型和PPT型人参皂苷更高的细胞毒活性。体外药理学活性检测表明3β
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O
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Glc
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DM对多株结肠癌细胞系具有生长抑制作用；体内药理学评价结果显示无论单独或与5
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FU联合使用，3β
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O
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Glc
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DM对C26结肠癌异种移植瘤的生长抑制作用明显高于对照组Rg3和Compound K。
[0004]近年来，研究人员已从人参属植物中克隆并鉴定了多种UDP
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糖基转移酶(UGT)基因，其中，来源于人参属植物的PgUGT74AE2能够选择性地催化PPD、Compound K的C3
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OH发生糖基化反应，分别生成Rh2和F2。人参皂苷生物合成相关UGT研究为通过代谢工程生产天然或非天然人参皂苷奠定了基础。
[0005]本专利技术从人参中分别克隆得到编码达玛烯二醇
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II合酶(DS)和PgUGT74AE2的基因。将PgUGT74AE2在大肠杆菌BL21(DE3)中进行异源表达，通过体外酶促反应得到DM糖苷3β
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O
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Glc
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DM。通过将密码子优化的DS和PgUGT74AE2基因导入己糖激酶2基因敲除的酿酒酵母，利用酵母酵母内源性萜类生物合成基因，构建了3β
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O
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Glc
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DM的生物合成途径。通过CRISPR/Cas9系统将DS和PgUGT74AE2基因整合到酵母基因组中，过表达3β
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O
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Glc
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DM生物合成途径上游的几种关键酶，下调竞争性分支代谢途径和过表达转录激活因子HAC1等策略，优化重组菌的生物合成途径，以提高3β
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O
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Glc
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DM的产量。本研究为生产3β
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O
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Glc
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DM提供了一种有效的方法，可为新药研究提供候选化合物。

技术实现思路

[0006]本专利技术人已经发现，在产DM的重组菌中，当达玛烯二醇
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II合酶(DS)与绿色荧光蛋白(GFP)融合表达时，重组菌中DM的产量明显提高。
[0007]本专利技术人还发现，人参糖基转移酶PgUGT74AE2能够选择性地催化DM的C3
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OH，生成3β
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O
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Glc
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DM。
[0008]进一步，本专利技术人发现将糖酵解途径关键酶己糖激酶2敲除，能够调整糖酵解途径代谢流，从而增加重组菌中DM的产量。
[0009]为了获得产3β
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O
‑
Glc
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DM的重组菌以及构建该菌株的方法，本专利技术在以下段落中提供了：
[0010][1]一种构建重组菌的方法，所述方法包括如下步骤：将酿酒酵母中的己糖激酶2基因敲除，并向所述酿酒酵母中导入DS与GFP的融合蛋白的编码基因表达盒和人参PgUGT74AE2的编码基因表达盒。
[0011][2]根据[1]所述的方法，所述方法还包括如下步骤：提高所述酿酒酵母中的3
‑
羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶的活性。
[0012][3]根据[1]或[2]任一所述的方法，所述方法还包括以下一种或多种：
[0013]提高酿酒酵母中的异戊烯基焦磷酸异构酶IDI1的活性；
[0014]提高酿酒酵母中的法尼基焦磷酸合酶ERG20的活性；
[0015]提高酿酒酵母中的角鲨烯单加氧酶ERG1的活性；
[0016]提高酿酒酵母中的鲨烯合酶ERG9的活性；
[0017]降低酿酒酵母中的羊毛甾醇合酶ERG7的活性；
[0018]增加酿酒酵母中的分子伴侣BiP的水平；
[0019]增加酿酒酵母中的转录因子HAC1的水平；或者
[0020]增加酿酒酵母中的二硫键异构酶PDI1的水平。
[0021][4]根据[1]‑
[3]中任一所述的方法，其中，所述DS与GFP的融合蛋白的编码基因表达盒包含由SEQ ID NO:1所示的DS与GFP的融合蛋白的编码基因。
[0022][5]根据[1]‑
[4]中任一所述的方法，其中，所述PgUGT74AE2的编码基因表达盒包含由SEQ ID NO:2所示的PgUGT74AE2的编码基因。
[0023][6]根据[2]所述的方法，其中，通过向所述酿酒酵母中导入3
‑
羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶编码基因tHMG1表达盒，来提高所述酿酒酵母中的3
‑
羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶的活性。
[0024][7]根据[3]‑
[6]中任一所述的方法，其中，
[0025]通过向酿酒酵母中导入异戊烯基焦磷酸异构酶IDI1的编码基因表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构建重组菌的方法，所述方法包括如下步骤：将酿酒酵母中的己糖激酶2基因敲除，并向所述酿酒酵母中导入达玛烯二醇
‑
II合酶与GFP的融合蛋白的基因表达盒和人参糖基转移酶PgUGT74AE2的基因表达盒。2.根据权利要求1的方法，其中，所述达玛烯二醇
‑
II合酶与GFP的融合蛋白的编码基因表达盒包含由SEQ ID NO:1所示的达玛烯二醇
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II合酶与GFP的融合蛋白的编码基因。3.根据权利要求1的方法，其中，所述人参糖基转移酶PgUGT74AE2的编码基因表达盒包含由SEQ ID NO:2所示的人参糖基转移酶PgUGT74AE2的编码基因。4.根据权利要求1的方法，所述方法还包括如下步骤：提高所述酿酒酵母中的3
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羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶的活性。5.根据权利要求4的方法，其中，通过向所述酿酒酵母中导入3
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羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶编码基因表达盒，来提高所述酿酒酵母中的3
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羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶的活性。6.根据权利要求5的方法，其中，所述3
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羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶编码基因表达盒包含由SEQ ID NO:3所示的3
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羟基
‑3‑
甲基戊二酰辅酶A还原酶催化结构域的编码基因tHMG1。7.根据权利要求1的方法，所述方法还包括以下一种或多种：提高所述酿酒酵母中的异戊烯基焦磷酸异构酶IDI1的活性；提高所述酿酒酵母中的法尼基焦磷酸合酶ERG20的活性；提高所述酿酒酵母中的角鲨烯单加氧酶ERG1的活性；提高所述酿酒酵母中的鲨烯合酶ERG9的活性；降低所述酿酒酵母中的羊毛甾醇合酶ERG7的活性；增加所述酿酒酵母中的分子伴侣BiP的水平；增加所述酿酒酵母中的转录因子HAC1的水平；或者增加所述酿酒酵母中的二硫键异构酶PDI1的水平。8.根据权利要求7的方法，其中，通过向所述酿酒酵母中导入异戊烯基焦磷酸异构酶IDI1的编码基因表达盒，来提高所述酿酒酵母中的异戊烯基焦磷酸异构酶IDI1的活性；通过向所述酿酒...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金玲，朱平，李燕，胡宗风，顾安頔，姜逢霖，巩婷，黄璐璐，
申请(专利权)人：中国医学科学院药物研究所，
类型：发明
国别省市：