[发明专利]糖基转移酶CtGT-I、其编码基因和衍生物及用途

说明书

本发明公开了一种糖基转移酶CtGT‑I、其编码基因和衍生物及用途。糖基转移酶CtGT‑I能够催化糖基供体与多种不同结构类型受体反应生成糖基化产物，兼具供体、受体及催化形式杂泛性的特点。可作为一种普适性的糖基转移酶工具酶应用于不同结构类型单糖/多糖苷类化合物的酶法合成。

技术领域

本发明涉及一种糖基转移酶，具体地涉及来源于管花肉苁蓉的糖基转移酶CtGT-I、其编码基因和衍生物及用途。

背景技术

糖基转移酶是通过合成糖苷键将糖基连接到特定受体的一类酶。根据底物识别、序列相似性和系统进化分析，糖基转移酶可以被分为91个基因家族。其中，与植物次生代谢相关的基因大部分都属于Family I。该家族中的糖基转移酶的底物都是小分子亲脂性化合物，糖基化反应多发生在其-OH、-COOH、-NH₂、-SH或C-C基团上。

近年来，植物小分子化合物糖基转移酶的研究逐渐受到学者的关注，其中第一个被鉴定的植物来源糖基转移酶基因是由McClintock发现的控制玉米种子黑色素沉积的Bronze1基因，该基因编码产生黄酮糖苷的UDP-糖基转移酶。随着生物技术的发展，生物化学、生物信息学、分子生物学和遗传学等方法都已经成功的运用于糖基转移酶基因的克隆、鉴定与分析。通过序列分析的方法，近十几年来，一些新型的参与不同结构类型化合物糖基化反应的糖基转移酶被陆续从不同植物中克隆出来，如生长素、细胞分离素生物合成相关糖基转移酶，甜叶菊苷生物合成相关糖基转移酶，萜类化合物(藏红花藏花酸)糖基转移酶等。

2005年，Shao等人通过X-Ray单晶衍射分析了蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)糖基转移酶UGT71G1与供体UDP-葡萄糖共结晶结构。结果表明，植物糖基转移酶有2个罗斯曼折叠(rossmann fold，βαβ结构)，受体结合区主要在N末端，活化供体结合区主要在C末端，N-和C-端结构域有连接臂连接，酶活性位点位于二者之间。目前已发现的植物糖基转移酶均以UDP-葡萄糖作为糖基供体，有些酶则以UDP-鼠李糖、UDP-半乳糖、UDP-木糖以及UDP-葡萄糖醛酸作为专一性的糖供体。

目前为止，尽管植物来源糖基转移酶的研究已取得了一定进展，但迄今鉴定的酶都只针对某一个或某一类特定的化合物的糖苷化，且目前报道的糖基转移酶所接受的供体大部分为UDP-葡萄糖，催化的糖苷化取代形式也多为O-糖苷化，无普适性的能接受不同结构类型底物同时以不同取代形式进行多样性糖基化取代的糖基转移酶的报道。因此，当外源化合物需要进行糖基化修饰时，其结构类型如果与已报道的糖基转移酶底物结构差别较大，则无法通过酶催化的方法进行结构修饰。

另外，目前报道的糖基转移酶多催化芳香类化合物苷元，对于既能催化苷元，同时又能催化已含有糖链的化合物进行进一步糖基化取代，从而生成双糖苷或多糖苷在的糖基转移酶少有报道，而双糖苷及多糖苷又都是活性糖苷类化合物中重要的组成部分。因此，上述问题的存在极大程度上限制了酶催化糖苷化的应用。

发明内容

本发明在中药管花肉苁蓉中发现了一种糖基转移酶，广泛而深入的酶催化反应发现其可作为一种普适性的糖基转移酶，其可应用于不同结构类型糖苷类化合物的酶法合成。基于此完成了本发明。具体地，本发明包括以下内容。

本发明的第一方面，提供一种糖基转移酶CtGT-I，其能够催化糖基供体与受体反应生成糖基化产物；其中所述糖基转移酶CtGT-I具有(1)～(4)所述特性中的至少一种：

(1)所述糖基供体包括UDP-葡萄糖和UDP-N-乙酰葡萄糖胺；

(2)所述受体包括芳香苷元化合物和芳香糖苷化合物；

(3)催化形式包括O-糖苷化、S-糖苷化和N-糖苷化；

(4)在每种受体上具有至少一个糖基化反应位点。

在某些实施方案中，所述糖基转移酶CtGT-I来源于管花肉苁蓉。