罗汉果2个氧化鲨烯环化酶基因克隆及功能表征

作者：高海云; 高龙龙; 刘远; 赵欢^*; 高伟^*

来源：中国中药杂志, 2022, 47(22): 6050-6057.

DOI：10.19540/j.cnki.cjcmm.20220713.102

• 罗汉果
• 氧化角鲨烯环化酶
• 功能鉴定
• 三萜骨架
• 保守序列

氧化角鲨烯环化酶(oxidosqualene cyclase, OSC)属于多基因家族，可以将常见的前体2,3-氧化角鲨烯转化为各种类型的三萜骨架。该研究根据罗汉果转录组数据分析设计引物，克隆得到2条罗汉果OSC基因SgAS1(GenBank No. QDO67189.1)和SgAS2 (GenBank No. QDO67190.1)。SgAS1的开放阅读框(open reading frame, ORF)为2 262 bp,编码754个氨基酸，SgAS2的ORF为2 289 bp,编码762个氨基酸。实时荧光定量PCR结果显示2条SgOSCs基因在茎、叶和果实的不同时期表现出不同的表达模式。系统发育分析表明，SgAS1和SgAS2都与β-香树脂醇合酶聚为一支，但进一步利用酵母异源表达进行功能表征发现SgAS1没有活性，SgAS2能产生β-香树脂醇作为唯一产物。多重序列比对表明，SgAS2具有与β-香树脂醇生物合成相关的保守MWCYCR序列，而SgAS1有一个不寻常的LFCYTR序列，对此作者进行了定点突变分析该序列并发现色氨酸残基(W)为影响SgOSCs功能的关键氨基酸残基。此外，作者将单功能β-amyrin合酶SgAS2导入课题组前期改造的底盘菌株GH1中，将β-amyrin的产量提高至44.05 mg·L-1。该研究首次报道了来自罗汉果中的单功能β-amyrin合酶SgAS2并对其进行了定点突变和合成生物学研究，为三萜化合物的定向生物合成提供了宝贵的资源。

• 单位
  北京世纪坛医院; 首都医科大学; 医药学院