源自人参的新型udp-糖基转移酶和其应用_2

文档序号:8531553阅读:来源:国知局
-K分别转化成化2和巧, (S角形)。图3b显示来自PPD(左)和C-K(右)与本发明的PgUGT74Al反应的产物的高 效液相色谱(HLPC)结果。分别从PPD和C-K转化的化2和巧被标记为S角形;
[0023] 图4显示化C和HPLC分析结果,其展示UDP-糖基转移酶,PgUGT74Al具有将人参皂 巧化2和人参皂巧巧分别转化成人参皂巧Rg3和Rd的活性。图4a显示本发明的PgUGT74Al 和10种不同人参皂巧的TLC分析结果(右图:用PgUGT74Al处理,左图;未处理)。将10 种不同人参皂巧中的每种在UDP-葡萄糖(UDP-Glc)的存在下与PgUGT74Al反应。如图4a 所示,PgUGT74Al只将10种人参皂巧中的人参皂巧化2和人参皂巧巧分别转化成人参皂 巧Rg3和人参皂巧Rd(S角形)。图4b是来自人参皂巧化2 (左)和人参皂巧巧(右)与 本发明的PgUGT74Al反应的产物的HLPC分析结果。分别从人参皂巧化2和人参皂巧巧转 化的人参皂巧Rg3和人参皂巧Rd被标记为S角形;
[0024] 图5显示HPLC分析结果,其展示如果使用PgUGT74Al和PgUGT74Al两者,则PPD 和C-K被分别转化成人参皂巧Rg3和Rd。将PPD(上图)或C-K(下图)在UDP-Glc的存 在下与PgUGT74Al和PgUGT74Al两者温育。然后将反应混合物通过HPLC分析。结果显示 PPD和C-K分别转化成Rg3和Rd。将由W上两种酶转化的Rg3和Rd标记为黑色S角形;
[0025] 图6显示PgUGT74Al和PgUGT74Al的相对表达水平。图6a显示人参的叶和根中 人参皂巧生物合成基因的表达水平,而图化显示用MeJA(甲基莱莉酬酸醋)处理之后叶中 人参皂巧生物合成基因表达水平的变化。将MeJA每天喷在叶上持续总共5天,并且在处理 开始之后的第6天,收集样品用于表达分析。图6c显示用MeJA处理之后人参皂巧表达水 平的变化。误差椿显示=次生物学重复的标准偏差(SD);和
[0026] 图7是设及本发明的UDP-糖基转移酶的R的和Rd的人参皂巧生物合成途径的示 意图。
[0027] 实施发明的最佳方式
[002引作为一方面,本发明提供从源自人参的新型尿巧二磯酸扣D巧-糖基转移酶 扣GT)。
[0029] 如本文所用,术语"尿巧二磯酸扣D巧-糖基转移酶"是催化单糖部分从糖基供体 转移至糖基受体分子的酶,并且具体地,它指利用UDP-糖作为糖基供体的酶。在本发明中,UDP-糖基转移酶可与UGT可互换地使用。认为UDP-糖基转移酶催化原人参二醇(PPD)和 原人参S醇(PPT)的多种糖基化,W产生宽范围的人参皂巧。然而,甚至具有UDP-糖基转 移酶活性的那些酶也取决于酶的类型而具有不同的底物特异性和区域选择性。因此,需要 确定酶是否是特异性地作用于人参皂巧(其为人参皂素(ginsengsaponin))的UDP-糖基 转移酶。关于源自人参的UDP-糖基转移酶尚未有报道,该源自人参的UDP-糖基转移酶特 异地作用于PPD型人参皂巧C-3位置并转移糖部分W便从PPD或化合物K(C-K)产生人参 皂巧化2或巧。UDP-糖基转移酶由本发明人首次鉴定。
[0030] 为了本发明的目的,UDP-糖基转移酶可W是源自人参的UDP-糖基转移酶,优选源 自高丽参的UDP-糖基转移酶,更优选由SEQIDNO. 1的氨基酸序列表示的UDP-糖基转移 酶,但不限于此。在本发明的一个实施例中,将由SEQIDNO. 1的氨基酸序列表示的UDP-糖 基转移酶指定为PgUGT74Al。
[0031] UDP-糖基转移酶可指具备SEQIDNO. 1的氨基酸序列,但还具备与SEQIDNO. 1 的氨基酸序列具有70%或更高、优选80%或更高、更优选90%或更高、甚至更优选95% 或更高、甚至还优选98 %或更高和最优选99 %或更高序列同源性的氨基酸序列的蛋白 质。然而,任何蛋白质可没有限制地使用,只要它具有能基本上将糖转移至人参人参皂巧的 UDP-糖基转移酶活性。此外,如果具有W上序列同源性的蛋白质具有与UDP-糖基转移酶基 本上相同或相应的生物活性,则甚至具有部分氨基酸序列缺失、修饰、取代或添加的蛋白质 变体也可包括在本发明的范围内。
[0032] 如本文所用,术语"同源性"意欲指示与野生型蛋白质的氨基酸序列或编码其的核 巧酸序列的相似性程度,并包括与本发明的氨基酸序列或碱基序列具有W上百分比或更高 同源性的序列。同源性比较可通过视力或通过容易获得的序列比较程序进行。
[0033] 优选,本发明的UDP-糖基转移酶指具有将PPD型人参皂巧转化成糖基化人参皂巧 的活性的蛋白质,但不限于此。
[0034] 如本文所用,术语叩PD型人参皂巧"是达玛烧型皂素,并且它指在其非糖组分(巧 元)具有两个哲基(-0H)的人参皂巧,其实例包括PPD(原人参二醇)、化1、化2、化3、Rc、 Rd、Ra3、Rg3、化2、Rsl、C-0、C-Y、C-Mcl、C-Mc、巧、C-K、绞股藍皂巧XVII、绞股藍皂巧LXXV 和Rs2。为了本发明的目的,PPD型人参皂巧可W没有限制地是任何人参皂巧,只要它是可 由本发明的UDP-糖基转移酶糖基化的人参皂巧。优选人参皂巧将被0-糖基化,更优选人 参皂巧将在它的C-3位置被糖基化,还更优选PPD和化合物K,但不限于此。在本发明的一 个实施例中,PPD和化合物K用作可由本发明的UDP-糖基转移酶,PgUGT74Al糖基化的PPD 型人参皂巧。人参皂巧结构的示意图显示在图1中。
[0035] 如本文所用,术语"糖基化人参皂巧"指具有与构成人参皂巧的非糖组分(巧元) 的哲基连接的单糖或更大的糖分子的人参皂巧,并被示例为人参皂巧化2、Rg3、巧或Rd,但 不限于此。为了本发明的目的,糖基化人参皂巧没有限制地包括任何糖基化人参皂巧,只要 它是由本发明的UDP-糖基转移酶糖基化的人参皂巧。糖基化人参皂巧优选指具有0-糖巧 键的人参皂巧,更优选在它的C-3位置具有单糖或更高的糖的糖的人参皂巧,但不限于此。 在本发明的一个实施例中,PPD和化合物K(C-K)通过PgUGT74Al的活性分别转化成糖基化 人参皂巧,人参皂巧化2和巧。
[0036] 特别地,本发明中SEQIDNO. 1的UDP-糖基转移酶将葡萄糖从UDP-葡萄糖转移 至PPD型人参皂巧在C-3位置的哲基(-0H),形成0-糖巧键,从而产生糖基化人参皂巧。
[0037] 具体地,UDP-糖基转移酶将葡萄糖部分从UDP-葡萄糖转移至PPD在C-3位置的 哲基,形成0-糖巧键,从而将PPD转化成人参皂巧化2。UDP-糖基转移酶将葡萄糖部分从UDP-葡萄糖转移至C-K在C-3位置的哲基,形成0-糖巧键,从而将C-K转化成人参皂巧巧。 另一方面,UDP-糖基转移酶不作用于PPD型人参皂巧在C-12或C-20位置的哲基,但是特 异地将糖转移至在C-3位置的哲基。此外,即使PPT型人参皂巧在C-3位置具有哲基,本发 明的UDP-糖基转移酶也不作用于PPT型人参皂巧。因此,由于本发明的UDP-糖基转移酶 具有针对PPD型人参皂巧,特别地PPD和C-K在C-3位置的哲基的底物特异性和区域选择 性,所W它可用于特定人参皂巧的转化,优选PPD和C-K分别转化成化2和巧。
[003引在本发明的一个实施例中,新型UDP-糖基转移酶,PgUGT74Al是从人参新分离的 (实施例1),并且序列分析的结果显示糖基转移酶聚类在UGT74家族中,但是不聚类在拟南 芥UGT74亚族中(实验实施例1和图2)。此外,糖基转移酶区域选择性地作用于PPD型人 参皂巧并将一个葡萄糖转移至C-3位置的哲基,从而产生糖基化人参皂巧(实验实施例2 和4 ;和图3和5)。PgUGT74Al蛋白质的酶活性显示在图7中。
[0039] 作为另一方面,本发明提供编码UDP-糖基转移酶的多核巧酸、包括多核巧酸的表 达载体和其中包括表达载体的转化体。
[0040] UDP-糖基转移酶与上面所描述的相同。
[0041] 编码UDP-
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