[发明专利]糖基转移酶UGT71C3在催化合成水杨酸甲酯糖苷中的应用

说明书

本发明公开了一种糖基转移酶UGT71C3在催化合成水杨酸甲酯糖苷中的应用，是以UDP‑葡萄糖为糖供体，利用糖基转移酶UGT71C3离体催化或在植物体内催化水杨酸甲酯合成水杨酸甲酯糖苷。实验证实将本发明所述糖基转移酶UGT71C3与所述水杨酸甲酯放于反应管中进行酶促反应，在提供UDP‑葡萄糖的情况下即可催化合成水杨酸甲酯糖苷。或者将该酶的基因在植物体超表达，在外源施加水杨酸甲酯的情况下，转基因植物能够合成比对照植物更高水平的水杨酸甲酯糖苷。本发明的公开为利用酶催化方法合成水杨酸甲酯糖苷物质提供了可行的方法，本发明实施后将为水杨酸甲酯糖苷工业化合成带来巨大经济效益。

技术领域

本发明涉及一种糖基转移酶的应用，尤其涉及一种来源于拟南芥的糖基转移酶UGT71C3在催化合成水杨酸甲酯糖苷中的应用；属于生物技术领域。

背景技术

水杨酸甲酯糖苷类化合物是水杨酸甲酯的糖基化修饰衍生物，具有解热、镇痛、消炎等药理学作用。虽然这类化合物与水杨酸有类似作用，但有研究初步显示水杨酸甲酯糖苷可能比水杨酸本身的作用效果更强，副作用更小，有希望被开发成具有竞争力的解热、镇痛、消炎类新药。因此，近几年来，对水杨酸甲酯糖苷的药理作用的研究越来越受到重视。例如，对水杨酸甲酯糖苷抗大鼠急性胸膜炎的作用研究，结果显示水杨酸甲酯糖苷可明显降低胸膜炎大鼠胸腔炎性渗出液的体积以及渗出液中的白细胞数量和蛋白质含量，同时对于胸腔炎性渗出液中的NO、TNF-α、IL-1β和PGE2的含量均有不同程度的抑制，能不同程度地降低血浆中MDA含量，升高SOD活力，表明了水杨酸甲酯糖苷具有抗大鼠急性胸膜炎作用(黄超等，中国药理学通报，2013)。另外，有研究表明水杨酸甲酯糖苷对脂多糖诱导的小神经胶质细胞炎性反应也有明显的抑制作用(马晓玮等，全国老年性痴呆与相关疾病学术会议论文集2013)。令人兴奋的是，水杨酸甲酯糖苷还有可能被用于缓解老年痴呆症。例如，在APP/PS1转基因老年痴呆小鼠6月龄后给予饲喂水杨酸甲酯糖苷(150和300mg.kg^-1.d^-1)，检测学习记忆能力、大脑皮质神经元超微结构退行性变化和小胶质细胞活化。结果发现水杨酸甲酯糖苷能够显著提高小鼠学习记忆能力，减缓神经退行性病变，保护皮质神经元超微结构。在分子机制方面，水杨酸甲酯糖苷抑制可显著抑制炎症因子TNF-α和IL-6的基因表达和分泌，可减少细胞上清液中NO的生成，可抑制iNOS蛋白和基因的表达，可显著抑制COX-1和COX-2蛋白和基因的表达，并减少PGE2的基因表达和分泌。提示MSL对活化BV-2具有显著的抗炎作用。同时，水杨酸甲酯糖苷通过抑制IKK激酶磷酸化、IκBα蛋白泛素化降解、以及p65蛋白核转位而抑制NF-κB信号通路的活化，发挥抗炎作用。可见水杨酸甲酯糖苷在APP/PS1转基因老年痴呆小鼠模型中，可以通过抑制炎性因子的表达和抑制NF-κB信号通路的活化发挥抗炎作用，从而提高认知能力，保护神经细胞，对延缓AD病理损伤和改善学习记忆能力发挥了潜在作用(张天泰等，第十六届全国神经精神药理学学术会议论文集2014)。

近年来有关植物系统获得性免疫(SAR)的研究发现，水杨酸甲酯在植物的SAR反应中发挥了重要作用，其中Park等(Science,2007)人研究证明，如果在系统组织部位缺少MeSA将导致植物的SAR减弱甚至消失，随后Liu等(Plant Physiology,2011)也证明了这一观点。MeSA作为植物体内的次级代谢物,在代谢途径中位于SA的下游，有甲基转移酶催化SA的甲基化产生MeSA，同时又可以由水解酶水解变为SA，在植物体中的SA与MeSA存在动态平衡。但是，在植物体内MeSA是否存在糖基化修饰现象？催化MeSA糖基化的酶是什么？MeSA的糖基化修饰对于获得性免疫有什么作用？一直还缺乏了解。要回答这些问题，必须鉴定MeSA的糖基转移酶和了解MeSAG在植物体内的生理学作用。

无论是用于医学研究还是植物学研究，要想获得水杨酸甲酯糖苷，目前主要还是依靠植物组织提取方法和化学合成方法。从植物体内提取，不仅量少而且很难分离到比较纯的目的糖苷；而化学合成的方法，费时费力，成本较高，污染较重，不是一个可持续发展的方法。相比之下，应用生物酶法合成水杨酸甲酯糖苷则具有高效高产、节约成本、环境友好等优点。