[发明专利]三环二萜类化合物的C-14和C-12位羟化酶

说明书

本发明涉及一种酶，所述酶具有催化松香烷型三环二萜化合物的C‑14和C‑12位羟化，以及催化C环芳香化的作用，所述酶为一种雷公藤细胞色素p450氧化酶CYP82D263，本发明还涉及编码所述酶的多核苷酸CYP82D263，所述酶催化实验证实具有催化雷公藤甲素生物合成中间体脱氢松香酸(dehydroabieticacid)和次丹参酮二烯(miltiradiene)C‑14和C‑12位羟基化的功能、以及C环芳香化的作用，为雷公藤甲素中间体合成生物学生产提供了重要元件，对雷公藤甲素等松香烷型三环二萜化合物的合成调控具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种雷公藤细胞色素P450氧化酶，以及编码所述酶的多核苷酸，所述酶可用于松香烷型三环二萜类化合物的关键碳-14位(C-14)、碳-12位(C-12)位生物合成，属于药用植物基因工程领域。

背景技术

雷公藤甲素是药用植物雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)的主要活性成分之一，是一种具有3个环氧基团及一个α,β不饱和五元内酯环结构的松香烷型二萜化合物，同时也是雷公藤中活性最高的环氧二萜内酯化合物(Zhou ZL,et al.Triptolide:structural modifications,structure-activity relationships,bioactivities,clinical development and mechanisms[J].Nat.Prod.Rep.2012,29)。雷公藤甲素具有显著的抗炎、免疫抑制、抗肿瘤等生物活性，对类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等自身免疫系统疾病，胰腺癌、肺癌等多种癌症具有较好的疗效，同时研究表明，雷公藤甲素对老年痴呆症、帕金森病等中枢神经系统疾病展现出潜在的药用价值，基于雷公藤甲素构效机制研发的多种衍生药物已进入临床试验阶段(Zhou ZL,et al.Triptolide:structuralmodifications,structure-activity relationships,bioactivities,clinicaldevelopment and mechanisms.Nat.Prod.Rep.,2012,29；TitovDV,et al.XPB,a subunitof TFIIH,is a target of the natural product triptolide.Nat.Chem.Biol,2011,7)。当前，雷公藤甲素的获取方式依赖传统的植物提取和化学合成，受限于植物较长的生长周期和化合物复杂的手性结构，其获取量难以满足临床科研和治疗的大量需求。近年来，利用合成生物学策略对雷公藤甲素生物合成途径进行解析，有望通过这种新颖且可持续的生产方式获取雷公藤甲素及其中间体。

当前，雷公藤甲素生物合成途径的解析，已成功表征了萜类合酶TPS7v2和TPS27v2环化形成雷公藤甲素关键母核结构——次丹参酮二烯(Su P,et al.Identification andfunctional characterization of diterpene synthases for triptolidebiosynthesis from Tripterygium wilfordii.Plant J.,2018,93)，并揭示了其生物合成下游途径第一个细胞色素P450 CYP728B70基因(Tu L,et al.Genome of Tripterygiumwilfordii and identification of cytochrome P450 involved in triptolidebiosynthesis.Nat.Commun.,2020,11)，完成了从二萜共同前体GGPP到次丹参酮二烯的母核环化，再经双键重排自发转化为阿松香三烯，最后到脱氢松香酸的羧基化过程。然而，参与从脱氢松香酸到雷公藤甲素的多个位点的羟化酶未被发掘。由此可见，揭示雷公藤甲素的羟基化机制对雷公藤甲素的生物合成及结构修饰具有重要意义。

发明内容

本发明的第一方面，提供了一种分离的酶，所述酶参与三环二萜类化合物的C-14和C-12位羟基化过程，尤其是松香烷型二萜类化合物的C-14和C-12位羟基化过程，本发明所述酶，还可催化松香烷型三环二萜类化合物的C环芳香化。