[发明专利]一个转运石蒜碱的ABC转运蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明涉及ABC转运蛋白及其编码基因与应用。本发明首次揭示了石蒜科植物忽地笑的ABC转运蛋白，其具有结合石蒜碱并使之跨细胞膜运输的功能。本发明还揭示了编码所述ABC转运蛋白的多核苷酸，表达所述ABC转运蛋白的载体与宿主细胞，以及实现石蒜碱跨生物膜内向转运的方法。

技术领域

本技术涉及生物技术和植物生物学领域；更具体地，本发明涉及一种来源于石蒜科植物的ABC转运蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

生物分子跨细胞膜运输是植物生理过程中重要的事件之一，是植物体内物质交流运输和积累的重要步骤。ABC转运蛋白(ATP binding cassette transporter)其转运的底物包括多糖、多肽、生物碱、激素等代谢产物，以水解ATP产生的能量实现对特异性底物的跨膜转运，在植物体内具有重要的生理功能。ABC转运蛋白不仅参与了底物的转运过程而且与其底物的产量也有正密切的联系。例如在黄连中发现了位于细胞膜上的转运小檗碱的转运蛋白CjABCB1和CjABCB2。其中CjABCB1的表达水平，与黄连中的小檗碱的含量有密切关系。CjABCB2则参与了小檗碱由根到根状茎的长距离运输过程。

产物毒性是微生物生产化合物的瓶颈之一，而转运蛋白介导的分子跨膜转运为解决该问题提供了有效的途径。如在产β-胡萝卜素的酵母细胞中诱导表达ABC转运蛋白--Snq2p可以增强β-胡萝卜素的外排量，也提高了胞内β-胡萝卜素的含量近1.7倍。

忽地笑(Lycoris aurea)是石蒜科石蒜属的多年生草本植物，其体内含有丰富的石蒜科生物碱，如加兰他敏、石蒜碱、多花水仙碱以及文殊兰碱等，与其他生物碱等天然产物。这些天然产物具有一定的生物活性和应用价值。如，加兰他敏作为乙酰胆碱酯酶抑制剂，在临床上用于治疗中轻度阿尔茨海默病。石蒜碱经氢化后生成的二氢石蒜碱有较强的抗阿米巴痢的作用，且毒性较小，以供临床使用。由石蒜碱制成的内胺盐有一定的抗肿瘤作用。这些石蒜科生物碱有着较强的应用和市场需求。其生物合成有着巨大的市场潜力。但是在解决石蒜科生物碱合成途径的同时也要考虑到其转运蛋白对生物合成的影响和作用。目前，转运石蒜科生物碱的转运蛋白尚未被分离与克隆。因此，本领域有必要开发石蒜科生物碱的转运蛋白。该蛋白及其编码基因可通过转基因植物和异源表达的方式进行石蒜科生物碱的生物转化与生物合成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石蒜科植物的ABC转运蛋白，所述的ABC转运蛋白选自：

(a)氨基酸序列如SEQ ID NO；1所示的蛋白质：或

(b)将SEQ ID NO:1氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或者添加而形成的，且具有石蒜碱转运活性的由(a)衍生的蛋白质；或

(c)与SEQ ID NO:1氨基酸序列有至少85％序列相同性，且具有石蒜碱转运活性的衍生的蛋白质。

本发明SEQ ID NO:1所示的蛋白质是从忽地笑(Lycoris aurea)中分离得到的一种新的ABC转运蛋白。为便于叙述，将SEQ ID NO:1所示的蛋白命名为LaABCB11.

在一个优选例中，所述的转运功能是指将石蒜碱从生物膜的外侧向内侧运输的功能。

在另一个优选例中，所述的序列(c)还包括：由(a)或(b)添加了序列标签、信号序列或者分泌信号序列后所形成的融合蛋白。

本发明的另一目的在于提供分离的多核苷酸，该多核苷酸是编码所述ABC转运蛋白的多核苷酸。

在一个优选例中，该核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。

应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏好性，本领域研究人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。因而，本发明ABC转运蛋白的多核苷酸还包括有SEQ ID NO:2所示核苷酸序列经过取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸，得到的编码具有ABC转运蛋白活性的核苷酸序列。