[发明专利]用于转化麦角肽碱的酶及其方法

说明书

本发明涉及用于转化(特别是水解裂解)麦角肽碱类(Ergopept inen)的酶，用于转化麦角肽碱类的方法，以及用于生产代谢麦角肽碱的酶的方法。

麦角肽碱类是一组麦角生物碱，并且还是由属于麦角菌(Clavicipi taceae)科麦角菌(Claviceps)属的植物相关的真菌形成的二次代谢产物。该属最突出的成员是麦角菌(Claviceps purpurea)，其最主要影响如黑麦、小麦、黑小麦、大麦和玉米的谷物。另一个成员(即非洲麦角菌(Claviceps africana))被广泛发现于小米中。该科的进一步的产麦角生物碱的真菌包括香柱菌()、Neotyphodium和瘤座菌(Balansia)属的草内生菌，还有烟曲霉菌(Aspergillusfumigatus)和各种青霉属(Penicillium spp.)种也能够产生麦角生物碱。

一般情况下，麦角生物碱具有在6-位置包含甲基化氮的四环麦角灵环的特征骨架结构并且可以在C-8位置具有不同的取代基。基于这些取代基，麦角生物碱被分类为棒麦角碱(Clavine)、简单的麦角酸酰胺、麦角肽碱和麦角肽胺(Ergopeptame)。

由于它们与神经递质的结构相似性，麦角生物碱与后者的受体相互作用，引起多个效果，如中毒，但也有在医药领域的积极作用。如今，由于在磨坊方面清洗技术的改善，麦角生物碱不再构成人类领域中的问题。但是，它们仍然构成畜牧业的问题，引起多种不良症状。特别地，由麦角生物碱在动物中引起的这些症状包括坏疽、瘫瘸、减少的体重增加、增加的呼吸频率、降低的血清催乳素水平、降低的产乳量以及低繁殖率。在这方面，主要是在美国、新西兰和澳大利亚的牧草中的内生菌带来畜牧业的问题。例如，由内生菌Neotyphodium coenophialum引起的高羊茅草(Rohrschwingel)感染给畜牧生产者造成高损失。

对于上述大多数的效果或症状，麦角肽碱(其为最丰富多样的麦角生物碱类别)是负有责任的，它们自身再次被根据直接结合至D-麦角酸的氨基酸进行分类。在这方面，相应于Schardl等人所使用的命名法，麦角肽碱的特征性噁唑烷-4-酮被称为环醇环。在此，代表是麦角胺类，尤其包括麦角胺、麦角缬碱(Ergovalin)和麦角生碱，其中第一个氨基酸为L-丙氨酸。还有一类是麦角毒碱类，其中结合至D-麦角酸的第一个氨基酸是L-缬氨酸。其中的代表是麦角克碱、麦角隐亭碱或麦角柯宁碱。最后还有一个代表是Ergoxin类，其中结合至麦角酸的第一个氨基酸是α-氨基丁酸。其中的代表是麦角亭(Ergostin)和麦角宁(Ergonin)。

其中，麦角缬碱是在牧草中内生生长的Neotyphodium和香柱菌种的主要生物碱之一，并且具有兽医毒理学意义，例如在羊茅草中毒中。9,10-二氢麦角肽碱极少天然存在并且迄今为止仅在Sphacelia sorghi中被检测到。部分合成所得的二氢麦角肽碱(如二氢麦角胺和二氢麦角毒碱)在偏头痛和心血管疾病的治疗中具有治疗意义。但是，除了上述积极效果，特别是麦角肽碱的治疗意义，它们的毒性作用具有不可忽视的意义，因为，特别是它们的毒性(由于例如被污染的谷物或毒性内生菌的饮食)，会导致许多生理系统(如动物或人体内的生殖器官、生长导向系统和心血管结构)的破坏或损害或损伤。另外，目前没有任何疑问的是，被麦角胺或麦角肽碱污染的谷物的摄入会直接负面影响胃肠系统并因此不仅严重损害动物的健康，而且严重损害它们的能力。

本发明目的在于提供酶和酶制剂以及衍生出这种酶和酶制剂的基因，其能够降解麦角肽碱至较低毒性的代谢物，特别是麦角酰胺(Ergin)。

为了达到这个目的，本发明主要特征在于所述酶是将麦角肽碱在环醇环处水解裂解的α/β-水解酶。所述麦角肽碱的噁唑烷-4-酮环被定义为环醇环。其中麦角肽碱在环醇环处通过麦角肽碱特异性α/β-水解酶酶促裂解，以多步反应(其部分自发地进行)实现麦角肽碱至麦角酰胺的降解。在此，α/β-水解酶是一类具有不同催化功能的酶的成员，其尤其能够攻击天然麦角肽碱的环醇环并将麦角肽碱经二级麦角酸酰胺(麦角羟基酸)降解成麦角酰胺。