[发明专利]艾纳香单萜合酶BbTPS3及其相关生物材料与应用

说明书

本发明公开了艾纳香单萜合酶BbTPS3及其相关生物材料与应用。本发明首先公开了如下任一所示蛋白质：A1)由序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；A2)序列2所示的蛋白质的N端或/和C端连接蛋白标签得到的融合蛋白；A3)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有90％以上的同一性且功能相同的蛋白质。本发明进一步公开了上述蛋白质的相关生物材料及其应用。本发明首次从艾纳香中得到的单萜类成分合成的关键酶基因，并证明其相应的蛋白能够催化GPP形成左旋龙脑，对于调节和生产植物单萜类化合物及培育高品质的艾纳香具有重要的理论及实际意义。

技术领域

本发明属于药用植物基因工程领域，具体涉及艾纳香单萜合酶BbTPS3及其相关生物材料与应用。

背景技术

艾纳香(Blumea balsamifera(L.)DC.)始载于《开宝本草》，是《中国药典》2015版收载“艾片”(冰片的一种)的唯一植物来源(National Pharmacopoeia Committee(国家药典委员会).Pharmacopoeia of People’s Republic of China(国家药典委员会.中华人民共和国药典)[M].Beijing：China MedicalScience Press，2015.)。中药大辞典中记载，其性味辛、苦、温，具有降低血压，扩张血管，利尿等功效(Nanjing University ofTraditional Chinese Medicine(南京中医药大学).Traditional Chinese medicinedictionary(中药大辞典)[M].Shanghai：Science and Technology Press，2006.)，其植物主要分布在云南省东南部、广西省西南部及广东、贵州、海南、福建和台湾等省份，在中国少数民族地区如苗族、壮族、黎族、瑶族等均有着悠久的药用历史，是一种重要的民间药物。

左旋龙脑((-)-borneol，L-龙脑)又名艾片，是艾纳香中重要的次生代谢产物，是艾纳香主要的药用活性成分。《中国药典》2015版记载其具有开窍醒神，清热止痛的功效，用于热病神昏、痉厥，中风痰厥，气郁暴厥，中恶昏迷，目赤，口疮，咽喉肿痛，耳道流脓。现代药理学研究证实，L-龙脑具有抗炎、抗氧化、镇痛、促进药物吸收、提神醒脑等作用。L-龙脑能显著改善生理和病理状态下的脑缺血缺氧从而发挥脑保护作用，可能是其具有提神醒脑作用的药效学基础；L-龙脑能够迅速透过血脑屏障，分布于脑组织中，改善血脑屏障紧密连接的破坏，能够抵抗自由基对脑组织的损伤(田徽.艾片与合成冰片脑保护及其对血脑屏障影响机制的研究[D].成都：成都中医药大学.2013)；L-龙脑具有显著的抗小鼠心肌与脑缺血缺氧的作用(姜成，杨贵.左旋龙脑对小鼠耐缺氧的影响[J].四川生理科学杂志.2012，34(2)：63-65)。

从中药活性成分中开发新药是一种很有潜力的方式，然而由于植物的生长缓慢，有效成分在植物体中的含量不多，提取分离流程繁琐且易造成环境污染，因而大大限制了它的发展。左旋龙脑属于双环单萜化合物，通过胞浆的甲羟戊酸途径(mevalonic acid(MVA)pathway)和质体的2-methyl-D-erythritol-4-phosphate(MEP)途径生成萜类的通用底物异戊烯焦磷酸(Isopentenyl pyrophosphate，IPP)及其异构体Dimethylallylpyrophosphate(DMAPP)，再由此生成单萜前体香叶基焦磷酸(Geranyl diphosphate，GPP)，进一步由单萜合酶催化环化、脱磷酸化形成左旋龙脑。

目前，尚未发现从艾纳香可以得到具有单萜类化合物合成能力的关键酶基因的相关研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为得到新的参与单萜化合物合成的艾纳香单萜合酶，以合成或制备左旋龙脑。

为解决上述问题，本发明首先提供了一种蛋白质，所述蛋白质为BbTPS3，来源于艾纳香(Blumea balsamifera(L.))，命名为艾纳香单萜合酶BbTPS3，为如下A1)-A3)任一所示：