糖基转移酶GyCGT1在异荭草苷合成中的应用

本发明涉及异荭草苷的合成，具体涉及糖基转移酶gycgt1在异荭草苷合成中的应用。

背景技术：

1、黄酮类化合物广泛存在于蔬菜、水果和药用植物中，且多以糖苷形式存在，具有抗炎、抗氧化、抗辐射、抗肿瘤、降血糖、提高免疫力等作用。相比于常见的氧苷黄酮，碳苷黄酮在自然界来源稀少，但其结构更加稳定，也具有更多样的药理活性。碳苷黄酮是一种糖基与黄酮母核通过c-c键连接的一类黄酮苷，其中糖基大多连接在黄酮母核a环的c6或c8位。碳苷黄酮的苷元主要有黄酮、黄酮醇、黄烷酮、异黄酮和双黄酮。分布最广的苷元为芹菜素和木犀草素，它们可与葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖等形成不同的碳苷。单糖碳苷黄酮以牡荆苷、异牡荆苷、荭草苷、异荭草苷最为常见。

2、异荭草苷(isoorientin)是一种水溶性木犀草素糖苷类碳苷黄酮，存在于多种植物部位中，如藏红花的叶片、水稻叶片、竹叶和杜鹃花的花瓣等。异荭草苷可抑制杂草生长、提高玉米对玉米螟的抗性。此外，异荭草苷具有多种药理作用，如抵御氧化损伤、降低血糖和血脂、抑制炎性疾病、解除过敏性哮喘等。目前异荭草苷主要从植物中，如水稻、竹叶、三叶青中提取，但这些植物中的黄酮类化合物成分复杂并且异荭草苷的含量较低，导致异荭草苷的提取成本较高。通过基因挖掘获得高效的合成元件并利用微生物合成异荭草苷有望降低异荭草苷的生产成本。

技术实现思路

1、我们从云南龙胆中发现了一种能够高效催化木犀草素合成异荭草苷的糖基转移酶，并将其命名为gycgt1。为验证其功能，我们合成了编码gycgt1的基因并导入大肠杆菌，获得了表达gycgt1的重组菌。实验证明，该重组菌利用木犀草素合成异荭草苷的产量达到766.5mg/l(实施例2，图6)。

2、基于上述研究成果，本发明提供糖基转移酶gycgt1在催化木犀草素合成异荭草苷中的应用，所述糖基转移酶gycgt1的氨基酸序列如seq id no:1所示。

3、上述应用中，可利用微生物表达糖基转移酶gycgt1并在微生物培养体系中催化木犀草素合成异荭草苷。

4、上述应用中，所述微生物可以是细菌或真菌，例如，大肠杆菌或酵母菌。

5、上述应用中，也可通过体外酶促反应，利用糖基转移酶gycgt1催化木犀草素合成异荭草苷。

6、本发明还提供一种合成异荭草苷的方法，其包括如下步骤：

7、(a)将编码糖基转移酶gycgt1的基因导入宿主菌中，得到重组菌；所述糖基转移酶

8、gycgt1的氨基酸序列如seq id no:1所示；

9、(b)培养所述重组菌，使其大量增殖；

10、(c)向步骤(b)得到的培养液中加入诱导剂并继续培养所述重组菌，使其表达所述糖基转移酶gycgt1；

11、(d)向步骤(c)得到的培养液中加入木犀草素并继续培养，得到异荭草苷。

12、上述方法中，所述宿主菌可以是大肠杆菌。

13、在本发明的一些实施例中，所述大肠杆菌为bl21(de3)菌株。

14、上述方法中，所述编码糖基转移酶gycgt1的基因可具有seq id no:2所示的核苷酸序列。该序列是根据大肠杆菌密码子偏好性进行优化后的gycgt1编码序列。

15、上述方法中，所述编码糖基转移酶gycgt1的基因可通过表达载体导入宿主菌中。

16、在本发明的一些实施例中，所述宿主菌为大肠杆菌，所述表达载体为pcdfduet-1质粒。

17、上述方法中，所述诱导剂可为iptg。

18、在本发明的一些实施例中，向重组大肠杆菌的培养液中加入iptg至终浓度为0.1mm，诱导其表达糖基转移酶gycgt1。

19、上述方法中，培养所述重组菌至培养液od600为10～11时加入诱导剂，继续培养所述重组菌1～2h后加入木犀草素，再继续培养48～72h。

20、上述方法的步骤(b)-(d)中，维持重组菌培养液的溶氧在30％以上。

21、上述方法的步骤(c)-(d)中，保持培养温度为18～20℃。

22、综上，糖基转移酶gycgt1能够高效催化木犀草素合成异荭草苷，在异荭草苷的生产中有良好的应用前景。

技术特征：

1.糖基转移酶gycgt1在催化木犀草素合成异荭草苷中的应用，所述糖基转移酶gycgt1的氨基酸序列如seq id no:1所示。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，利用微生物表达糖基转移酶gycgt1并在微生物培养体系中催化木犀草素合成异荭草苷。

3.一种合成异荭草苷的方法，其包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述宿主菌为大肠杆菌。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述编码糖基转移酶gycgt1的基因的核苷酸序列如seq id no:2所示。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述编码糖基转移酶gycgt1的基因通过表达载体导入宿主菌中。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述诱导剂为iptg。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，培养所述重组菌至培养液od600为10～11时加入诱导剂，继续培养所述重组菌1～2h后加入木犀草素，再继续培养48～72h。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(b)-(d)中，维持重组菌培养液的溶氧在30％以上。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(c)-(d)中，保持培养温度为18～20℃。

技术总结
本发明涉及异荭草苷的合成，具体涉及糖基转移酶GyCGT1在异荭草苷合成中的应用。本发明提供糖基转移酶GyCGT1在催化木犀草素合成异荭草苷中的应用，所述糖基转移酶GyCGT1的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。还提供一种合成异荭草苷的方法。实验证明，所述糖基转移酶GyCGT1能够高效催化木犀草素合成异荭草苷，在异荭草苷的生产中有良好的应用前景。

技术研发人员：漆小泉,宋照昀,张凡,徐光
受保护的技术使用者：中国科学院植物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17