[发明专利]SmSIP1蛋白及其相关生物材料在促进鲨烯合酶降解中的应用

说明书

本发明公开了SmSIP1蛋白及其编码基因在促进鲨烯合酶降解中的应用。本发明通过实验证明SmSIP1蛋白具有泛素连接酶的活性，而且SmSIP1蛋白能够促进鲨烯合酶降解，调控鲨烯合酶含量。本发明为深入研究鲨烯合酶在甾醇和三萜类代谢途径中的作用机制奠定基础，并为甾醇和三萜类生物合成的进一步研究和工业化生产提供理论依据。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及SmSIP1蛋白及其相关生物材料在调控鲨烯合酶含量中的应用，特别涉及SmSIP1蛋白及其相关生物材料在促进鲨烯合酶降解进而调控丹参中甾醇合成途径的鲨烯合酶含量中的应用。

背景技术

随着生命科学研究的快速发展，人们发现基因组的序列信息并不能够完整解释各种生命过程及现象，蛋白质作为细胞活性及功能的体现者，在生命过程中具有不可替代的作用。然而蛋白质作为生命活动的直接执行者，还需要经过不同程度的加工和修饰才能发挥功能。蛋白质的翻译后修饰(post-translational modifications，PTM)可以改变自身的空间构象、活性、稳定性及其与其他分子相互作用等方面的性能，从而参与调节机体多样化的生命活动。目前已经确定的翻译后修饰方式超过400种，常见修饰过程有磷酸化、泛素化、甲基化、乙酰化、糖基化、SUMO化、亚硝基化和氧化等等。据估计，人体内50-90％的蛋白质发生了翻译后修饰，正是这种蛋白质翻译后修饰的作用，使得一个基因并不只对应一个蛋白质，从而赋予生命过程更多的复杂性。

在各种形式的蛋白质翻译后修饰中，泛素化过程引起了越来越广泛的关注，2004年诺贝尔化学奖授予了在“泛素介导的蛋白质降解过程研究”中做出开创性贡献的三位科学家。泛素化与蛋白质磷酸化信号转导作用相似，主要作用于调节那些受环境剌激和受组成型调节的蛋白质的水平。因此蛋白质的泛素化修饰参与许多生命活动的生理进程，比如：细胞增生和分化调节、细胞周期进程、蛋白转运、DNA修复、细胞器的发生、内质网蛋白质的质控、细胞调亡和细胞对逆境的反应等等。

泛素化是真核生物细胞中重要的蛋白质翻译后修饰的过程，对生物体生长发育和生物体对周围环境适应性起调控作用，其中泛素分子是由76个高度保守的氨基酸组成的多肽。该过程首先是靶蛋白被泛素分子标记，然后被蛋白酶体识别后降解。标记靶蛋白的过程由E1泛素活化酶、E2泛素结合酶和E3泛素连接酶共同介导催化完成。El泛素活化酶依靠ATP提供能量催化泛素分子与底物蛋白结合，同时激活泛素分子转移至E2泛素结合酶，最后通过E3泛素连接酶与赖氨酸残基结合标记靶蛋白。E3泛素连接酶在靶蛋白特异性识别中起关键作用，根据其亚基成分和作用机制，泛素连接酶E3可分为单亚基类型如HECT、RING/U-box和多亚基类型如SCF复合物、后期促进复合物(APC)、CUL3-BTB、CUL4-DDB等类型。研究表明，拟南芥蛋白组中，多于5％的被预测蛋白(超过1400个基因)参与泛素化/26S蛋白酶体途径。在这些蛋白中，仅很少的部分编码E1酶(有两个同等型)，37个被预测的E2，26S蛋白酶体组分，以及其他的因子(诸如去泛素化酶)。而多于1400个基因编码的E3泛素连接酶参与泛素化依赖的蛋白酶体降解途径。种类多样的E3泛素连接酶使其参与特定的蛋白酶体降解途径。通过不同的E2和E3的结合，也能够增加E3识别目标蛋白的特异性。因此，E3的多样性，以及E3与E2结合的多样性，不仅能够调节不同类型的泛素化修饰，也可以特异的调节目标蛋白。

鲨烯合酶(squalene synthase，SS或SQS)是生物合成三萜、甾醇、胆固醇等萜烯类物质中的一个关键酶，其含量和活性决定了后续产物的产量。关于鲨烯合酶是否存在翻译后修饰，目前报道较少。Timothy P.等用真菌诱导子处理烟草的悬浮细胞之后，发现在45-50h之间，TSS蛋白出现了快速的降解，而且在TSS蛋白的第75-89位氨基酸之间存在与调控蛋白质降解相关的PEST序列，因此推测TSS蛋白可能存在翻译后修饰。

丹参是我国传统中药，为唇形科鼠尾草属植物，具有祛瘀止痛、活血通经、凉血消痈和清心除烦之功，常用于心血管系统和血液系统等疾病的治疗。由于其分布区广、生命力强、世代周期短、组织培养和转基因技术体系成熟、基因组小、染色体数目少等特点，被认为是中药研究的理想模式生物。