催化天麻素或红景天苷合成的糖基转移酶及编码该酶的基因及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物工程技术领域，具体地，设及两种催化天麻素合成、红景天巧的糖 基转移酶及应用。
【背景技术】
[0002] 天麻是兰科植物天麻佑astrodiaelataB1.)的茎块，为常用名贵中药。植物天麻 生于疏林下，林中空地、林缘，灌丛边缘，海拔400-3200米，已被世界自然保护联盟（IUCN) 评为易危物种，并被列入《溯危野生动植物物种国际贸易公约KCITE巧的附录II中，同时也 被列入中国《国家重点保护野生植物名录（第二批）》中，为II级保护植物。其根茎入药用 W治疗头晕目眩、肢体麻木、小儿惊风癒痛抽摇等症。另据研究表明，天麻还具有刺激神经 系统、健脑、延缓衰老、增强机体免疫力和预防骨质疏松等作用。天麻的主要药用活性成分 是天麻素及其巧元对哲基节醇等。近年来，W天麻素作为主要原料生产的药剂和食品等产 品种类越来越多，其巧元对哲基节醇是一种具有重要工业价值的酪类化合物，对哲基节醇 及其衍生物是多种有机化合物的合成前体。人们对天麻素及其巧元对哲基节醇的关注程度 不断提高。除天麻素和对哲基节醇外，天麻植物中还含有其它一些化学物质，例如，对哲基 苯甲醒。对哲基苯甲醒主要用于医药工业和香料工业的重要中间体，目前工业生产主要有 苯酪、对甲酪、对硝基甲苯等原料路线。
[0003] 天麻素（Gastrodin,GA巧具有W下特征：化学名称为4-化y化oxymethyl)地enyl beta-D-glucopyranoside，分子式为CnHigOy，分子量为 286. 1〇53，CAS号为 624"-27-8， 结构式为^"。.;'丫';.。";、、;>'~.声其巧元对哲基节醇（4-曲化(^76日]127131(3〇11〇；0具有1^下特 OH〇 征；化学名称为p-Hy化oxybenzylalcohol,分子式为(：片8〇2,分子量为124. 0524,CAS号为 623-05-2,结构式为
[0004] 目前，天麻素的生产主要是通过化学合成及对天麻植株进行萃取。化学合成法从 前体开始需要多步反应，且副产物多、反应专一性差，另外该过程中需要使用毒性较强的漠 素、红磯等物质造成了严重的=废问题；植株萃取法存在含量太低，资源浪费、成本高、破坏 生态环境等缺陷，比如西藏波密县仿野生种植天麻的天麻素含量在0. 41-2. 28g/kg，其平均 含量为0. 88g/kg，而野生天麻的天麻素含量不到其四分之一。除化学合成和植株萃取外，微 生物转化及组织培养生产天麻素也是研究热点。
[0005] 周俊等W对漠代2'，3'，4'，6'-四己酷-a-D-化喃葡萄糖及对哲基苯甲醒 为原料，成功合成了天麻巧。（周俊，杨雁宾，杨崇仁，天麻的化学研究II-天麻巧及其类似 物的合成，化学学报，1980, 38 (2) : 162-166)。
[0006] 戴晓畅等W漠代己酷糖基化化合物中间体和酪性化合物为底物，探索出了一种无 需红磯和漠素合成天麻巧的方法，产率在20%左右。（戴晓畅，彭啸，吴松福，杨万松，毛宇， 天麻素及其类似酪性糖武的化学合成工艺研究，催化学报，2004,13 (2) : 83-85)。
[0007] 朱宏莉等在38株霉菌和12株细菌中筛选出一株华根霉巧hizopuschinensis StaitoAS3. 1165)，具有将对哲基苯甲醒转化成天麻素的能力。转化过程中发挥主要作用 的是糖基化酶和还原酶；底物对哲基苯甲醒的转化率为87.6%，天麻素的得率为11%。（朱 宏莉，宋纪蓉，黄建新，张嘉，马震宇，杨明谈，微生物转化法合成天麻素，药学学报，2006， 41(11) :1074-1077)。
[000引蔡洁等报道了在人参毛状根中进行天麻素的生物合成，在Bg液体培养基中培养22天的人参毛状根，添加1M对哲基节醇的生物转化，2化合成的天麻素含量占干重的6. 65%， 对哲基节醇的转化率达到84.8%。（蔡洁，家宜，华亚男，李楠，人参毛状根生物合成天麻素 转化体系的建立，植物资源与环境学报，2005,14 (2) ;29-31)。
[0009] 红景天是生长在高寒无污染地带的珍稀野生植物，是我国藏族人民的习用药物， 至今已有1000多年的应用历史，具有刺激神经系统、增加工作效率、消除疲劳和预防高山 症等作用。除此之外，红景天还具有保护屯、脑血管，神经细胞W及抗肿瘤抗福射等功能。红 景天的主要药用活性成分是红景天巧及其巧元酪醇。近年来，W红景天巧作为主要原料生 产的药剂、饮料、食品W及化妆品等产品种类越来越多，其巧元酪醇是一种具有重要工业价 值的酪类化合物，酪醇及其衍生物是多种有机化合物的合成前体。人们对红景天巧及其巧 元酪醇的关注程度不断提高。
[0010] 红景天巧（Sali化oside)具有W下特征：化学名称为2-(4-hy化oxyphenyl) ethy]_-P-D-glucopyranoside，分子式为。化〇〇7，分子量为 300. 304，CAS号为 10338-51-9,结构式为1>。.，其巧元酪醇（Tyrosol)具有W下特征：化学名称为 I 0H 〇 4-(2-Hydroxye^5d)phenol，分子式为CgHioO^，分子量为 138. 164,CAS号为 501-94-0,结构 式为…飞 〇
[0011] 目前，红景天巧的生产主要是对红景天植株进行化学提取。野生红景天生长条件 恶劣，植被资源稀有，而且红景天巧的量很低，如现在最常用的高山红景天和大花红景天， 其植株中红景天巧的量只有0.5%-0.8%。人工栽培的红景天成本高而有效成分量低，达 不到市场要求的标准。因而化学提取正面临严峻的现实。除化学提取外，化学合成、微生物 转化及组织培养生产红景天巧也是研究热点。
[0012] 明海泉W酪醇和漠代四己酷葡萄糖为原料，WAg2C〇3为催化剂，成功合成了红景 天武（明海泉，红景天武合成及药理作用，药学通讯，1986, 2U6) : 373)。
[0013] 王梦亮等WD-葡萄糖和酪醇为底物，探索出了一种借助于微生物合成红景天武 的方法（王梦亮，张芳，刘滨生，微生物催化D-葡萄糖与酪醇葡糖基转移合成红景天武的初 步研究，催化学报，2006, 27 (3) : 233-236)。
[0014] 在采用组织培养方式进行红景天巧的生物合成方面，研究成果最为成熟的 是Wu等用致密愈伤组织体系进行的红景天巧高产出率培养条件的研究。从高山红景 天的根、茎、叶、子叶等分离体得到的相应的几种愈伤组织，并对其生长速度、红景天巧 量和培养繁殖条件进行筛选，确定了生成高产出率红景天巧的最佳条件，红景天巧最高 收获率可达到干重57. 72mg/g，为野生植株的5~10倍（WuS，ZuY，WuM化曲yield productionofsalidrosideinthesuspensioncultureofRhodiolasachalinensis.JBiotechnol，2003, 106 (1) : 331)。
[0015] 化学合成天麻素工艺较为成熟，但是由于重金属催化剂的添加会对环境造成较大 破坏；而不需要红磯和漠素的化学合成方法，得率较低；化学合成红景天巧工艺过程长不 易操作控制，成本高，难W实现产业化；微生物转化天麻素、红景天巧效率较低，需要添加外 源底物；植物组织培养反应周期长，效价较低。至今还没有天麻素、红景天巧微生物从头合 成的相关报道。因此，实现天麻素、红景天巧的微生物体内生物全合成途径具有重要的科研 价值及社会效益。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种催化天麻素或红景天巧合成的糖 基转移酶。
[0017] 本发明的第二个目的是提供一种编码上述催化天麻素或红景天巧合成的糖基转 移酶的基因。
[0018] 本发明的第=个目的是提供一种含有上述基因的大肠杆菌。
[0019] 本发明的第四个目的是提供一种催化天麻素或红景天巧合成的糖基转移酶的应 用。
[0020] 本发明的技术方案概述如下：
[0021] 一种催化天麻素或红景天巧合成的糖基转移酶，是用SEQIDNo;1所示。
[0022] 编码上述催化天麻素或红景天巧合成的糖基转移酶的基因，是用SEQIDNo;2所 /J、- 〇
[0023] 含有上述基因的大肠杆菌。
[0024] 一种催化天麻素或红景天巧合成的糖基转移酶在催化合成天麻素或红景天巧的 应用。
[0025] 本发明的一种催化天麻素或红景天巧合成的糖基转移酶可W分别催化对哲基节 醇转化为天麻素，酪醇转化为红景天巧，能够显著提高天麻素、红景天巧的产量。
【附图说明】
[0026] 图1为菌株发酵产物W及对哲基节醇或天麻素标准品的H