一种链霉菌萜类合成酶SbDS及其应用

本发明属于生物，具体涉及一种链霉菌萜类合成酶sbds及其应用。

背景技术：

1、朵蕾烷二萜(dolabellane)类化合物是一类具有广泛生物活性的二萜类化合物。研究表明，这类化合物在不同生物体中表现出显著的抗菌、抗虫和抗肿瘤等生物活性。例如，从软珊瑚clavularia viridis中分离出的clavirolides l和g显示出显著的hiv-1抑制活性(dong,x.,et al.targeted isolation of dolabellane diterpenoids from thesoft coral clavularia viridis using molecular net working.acs omega(2023)8(23):21254-21264.)。另有研究表明，从软珊瑚clavularia inflata中分离出的dolabellane类化合物在斑马鱼实验中表现出抗炎活性。从褐藻dictyota spiralis中分离出的spiralyde a和3,4-epoxy-7,18-dolabelladiene对leishmania amazonensis和trypanosoma cruzi表现出抗寄生虫活性。除了上述提到的物种外，还在植物caseariakurzii的枝条和叶子中发现了具有显著生物活性的dolabellane类化合物。这些研究不仅展示了dolabellane类化合物的广泛生物活性，还揭示了其在医药和农业等领域的潜在应用价值。

2、天然来源的朵蕾烷二萜类化合物产量很低，目前主要通过化学合成的方法制备这类化合物，如borschberg团队提供了从香叶醇制备dolabellane类化合物的两种方法，其中效率较高的一种方法包含13个步骤，总产率为3.6％(jenny,l.and h.-j.borschberg(1995).helvetica chimic a acta 78(3):715-731.synthesis of the dolabellanediterpene hydrocarbon(±)-δ-araneosene.)。willia ms团队通过二氢吡喃和环戊基硅烷的汇合组装，实现了dolabellane类化合物(+)-4,5-去氧新d olabelline的全合成(williams,d.r.and r.w.heidebrecht(2003).125(7):1843-1850.total synthesis of(+)-4,5-deoxyneodolabelline.)。当前植物提取及化学合成成为获取这类化合物的主要途径。

3、从珊瑚或植物提取的方法有很多不足之处，珊瑚和植物的生长周期很长，相关物种资源有限，而且目标产物含量低，代谢产物复杂。从天然珊瑚及植物中提取周期长，成本很高，对资源环境会有很大的破坏，限制了这类化合物的开发利用。而化学合成路线步骤繁琐、反应条件苛刻，且总产量较低，不适合大规模工业生产。此外，合成过程中会有各种废弃物排放，带来严重环境治理问题。为了解决这些挑战，近年来，通过探索生物合成途径，利用基因工程手段在微生物或植物中构建高效的朵蕾烷二萜类化合物生产体系。这些研究不仅有望提高产量，还能显著降低生产成本和环境污染。

4、此外，萜类化合物都有通用的底物前体，植物和微生物中都有甲羟戊酸途径(mva途径)和甲基赤藓醇磷酸盐途径(mep途径)。而微生物种类繁多，可以产生各种萜类化合物，它们与植物源的萜类具有相同的结构及生理作用。而微生物的基因组分析及异源表达体系及遗传操作工具较为成熟完善，为重要植物源萜类的获取提供了新的途径。

技术实现思路

1、本发明通过萜类合成酶序列分析，成功发现了一种微生物来源的二萜类合成酶。通过体外验证和发酵实验，我们确定了这种来源于链霉菌的萜类合成酶sbds可以合成朵蕾烷二萜类化合物。基因sbds的发现为利用大肠杆菌或链霉菌等常用微生物平台，快速大量生产此类化合物提供了新的方法，并为这些化合物的进一步研究和应用奠定了基础。

2、本发明针对上述技术问题，本发明提供下述方案。

3、本发胆提供一种来源于链霉菌(streptosporangiumbecharense)的萜类合成酶基因sbds，所述基因的编码萜类合成酶sbds，其氨基酸序列如seq id no：2所示。

4、优选地，其核苷酸序列如seq id no：1所示。

5、本发明提供一种萜类合成酶sbds，氨基酸序列如seq id no：2所示。

6、本发明进而提供一种重组载体，其包含所述的萜类合成酶基因sbds。

7、本发明还提供一种重组宿主菌，其包含有所述的重组载体或人工导入的所述的萜类合成酶基因sbds。

8、具体地，其是细菌，具体为大肠杆菌。

9、本发明还提供一种体外酶催化制备朵蕾烷二萜醇的方法，其是将包含所述萜类合成酶sbds作为生物催化剂，催化ggpp生成朵蕾烷二萜醇。

10、本发明也提供一种制备朵蕾烷二萜醇的方法，其是将包含所述重组宿主菌进行发酵以产生朵蕾烷二萜醇，发酵液中含有甘油。

11、任选地，进一步还包括分离纯化朵蕾烷二萜醇的步骤。

12、具体地，向发酵获的发酵液中加入丙酮超声进行萃取，对萃取液减压浓缩，浓缩残留用乙酸乙酯萃取，饱和nacl洗涤，合并有机相减压浓缩得到粗品。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明挖掘到基因sdbs能催化ggpp形成化合物朵蕾烷二萜醇，为此类化合物的制备提供技术支持，为今后利用大规模发酵生产朵蕾烷二萜醇提供了重要的理论依据，具有重要的应用前景和经济价值。

技术特征：

1.一种来源于链霉菌（streptosporangium becharense）的萜类合成酶基因sbds，其特征在于，所述基因的编码萜类合成酶sbds，其氨基酸序列如seq id no：2所示。

2.如权利要求1所述的萜类合成酶基因sbds，其特征在于，其核苷酸序列如seq id no：1所示。

3.一种萜类合成酶sbds，其特征在于，其氨基酸序列如seq id no：2所示。

4.一种重组载体，其特征在于，包含权利要求1或2所述的萜类合成酶基因sbds。

5.一种重组宿主菌，其特征在于，其包含有如权利要求4所述的重组载体或人工导入的如权利要求1或2所述的萜类合成酶基因sbds。

6.如权利要求5所述的重组宿主菌，其特征在于，其是细菌，具体为大肠杆菌。

7.一种体外酶催化制备朵蕾烷二萜醇的方法，其特征在于，将包含权利要求3中的萜类合成酶sbds作为生物催化剂，催化ggpp生成朵蕾烷二萜醇。

8.一种制备朵蕾烷二萜醇的方法，其特征在于，将包含权利要求6中的重组宿主菌进行发酵以产生朵蕾烷二萜醇，发酵液中含有甘油。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步还包括分离纯化朵蕾烷二萜醇的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，向发酵获的发酵液中加入丙酮超声进行萃取，对萃取液减压浓缩，浓缩残留用乙酸乙酯萃取，饱和nacl洗涤，合并有机相减压浓缩得到粗品。

技术总结本发明涉及微生物基因工程和生物酶技术领域，公开了一个来源于链霉菌（Streptosporangium becharense）萜类合成酶SbDS，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明提供了一种微生物源的二萜合成酶SbDS可以催化GGPP生成朵蕾烷二萜醇，并构建出大肠杆菌工程菌株可以体内发酵产生这类化合物，为朵蕾烷二萜类化合物的制备提供了新的方法。技术研发人员：侯安伟,任志远,徐敏,邓子新,李贝受保护的技术使用者：中国科学院天津工业生物技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/18