本发明涉及生物，更具体的涉及一种珠子参糖基转移酶pjvmugt45、其突变体及其应用。
背景技术：
1、人参皂苷是从五加科植物(如人参、西洋参、高丽参、三七等)中提取出来的主要活性成分，具有多样的药理活性和作用，如抗癌、抗氧化、抗炎等。目前已分离和鉴定出近百种原型人参皂苷单体活性成分，如原人参二醇型皂苷(ppd)、ra、rb系、rc、rd、re、rg1等，后发现人参皂苷经过代谢转化后形成的活性成分抗癌效果更好，生物活性更强，于是命名为稀有人参皂苷。稀有人参皂苷是原型人参皂苷经过代谢转化后的衍生物，如rg3、rh1、c-k、rh2、rg5、rk1、rh3等。然而，稀有人参皂苷在人参属植物中的含量极低，直接从植物中提取制备非常困难。例如，稀有人参皂苷rh2仅存在于野山参、红参、人参果中，含量仅为万分级。
2、人参皂苷生物合成途径以2，3-氧化角鲨烯为中心可以分为上游mva途径和mep途径，以及下游环化、羟基化和糖基化步骤。其中糖基化反应是皂苷合成途径中的最后一步，也是决定单体皂苷活性的关键一步(augustin jm et al.,2011)。已鉴定糖基转移酶(gts)是人参皂苷生物合成途径中的关键酶，因此，对人参皂苷合成途径中的糖基转移酶的研究是当下的研究热点。
3、在碳水化合物-活性酶数据库中，gt被分为114个家族(gt1-gt114)，而负责植物天然产物糖基化的通常被分类为gt1家族。gt1家族的糖基转移酶主要利用尿苷二磷酸(udp)-糖作为供体，因此被称为udp-糖基转移酶(ugt)。如专利cn 117645982 a中的竹节参糖基转移酶pjugt10及其突变体，能够在体外以奥克梯隆型人参皂苷为底物，催化形成拟人参皂苷rt5；专利cn113088502b中糖基转移酶pjmugt，其在体外能够以人参皂苷rd为底物，催化反应形成人参皂苷rb1。可见，不同的皂苷底物对应的特定糖基转移酶以及形成的反应物可能都不相同。
4、随着人参皂苷生物合成途径的不断阐明使得利用合成生物学技术进行稀有人参皂苷的大规模生产成为可能。如pgugt74ae2和ugtpg45是一种特定的糖基转移酶，能够催化原人参二醇(protopanaxadiol，ppd)的c-3位羟基发生糖基化反应，生成稀有人参皂苷rh2。但现有能够催化人参皂苷形成稀有人参皂苷的糖基转移酶种类较少，且现有的催化效率较低。因此，亟需提取筛选更多或高催化效率的糖基转移酶，通过现有的基因工程技术对其基因序列进行克隆，利于大规模生物合成人参皂苷，尤其是对稀有人参皂苷的生物合成具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种珠子参糖基转移酶pjvmugt45、其突变体及其应用，其目的在于从珠子参根茎中筛选出一个具有pspg盒的ugt候选基因，经功能验证，发现该基因编码的蛋白具有以原人参二醇型皂苷ppd和ck为底物，以udp-glc为糖供体，催化形成稀有人参皂苷rh2和f2的功能，经鉴定该蛋白(命名为pjvmugt45)是一种新的糖基转移酶，且该蛋白的催化效率显著高于具有同样催化功能的现有糖基转移酶ugtpg45和pgugt74ae2；进一步，对其氨基酸序列进行定点突变，结果发现突变位点为k280a或s275a获得的突变体的催化效率也高于ugtpg45和pgugt74ae2，尤其是突变位点为k280a的突变体，其催化效率明显高于野生型pjvmugt45，由此解决以原人参二醇型皂苷ppd和ck为底物，现有糖基转移酶催化效率较低的技术问题。
2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种珠子参糖基转移酶pjvmugt45及其突变体，其所述糖基转移酶pjvmugt45，其氨基酸序列如seq id no.2所示；
3、其突变体的氨基酸序列如seq id no.4或seq id no.6所示。
4、优选地，所述糖基转移酶pjvmugt45及其突变体，其所述突变体，其氨基酸序列如seq id no.4所示。
5、按照本发明的另一方面，还提供了一种编码如本发明所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体的基因，其编码所述糖基转移酶pjvmugt45的基因如seq id no.1所示的核苷酸序列；
6、编码所述糖基转移酶pjvmugt45突变体的基因如seq id no.3或seq id no.5所示的核苷酸序列。
7、优选地，所述基因，其编码所述糖基转移酶pjvmugt45突变体的基因如seq idno.3所示的核苷酸序列。
8、按照本发明的另一方面，还提供了一种表达如本发明所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体的生物材料，其包括携带如seq id no.1、seq id no.3、或seq id no.5所示目的基因的表达盒、重组载体、转基因细胞系或转基因工程菌。
9、优选地，所述生物材料，其所述携带的目的基因如seq id no.1、或seq id no.3所示。
10、按照本发明的另一方面，还提供了一种如本发明所述糖基转移酶pjvmugt45及其突变体或者如本发明所述生物材料在生物合成稀有人参皂苷中的应用，其所述稀有人参皂苷为rh2、或f2。
11、优选地，所述应用，其包括以下步骤：
12、以原人参二醇型皂苷ppd或人参皂苷ck为底物，udp-glc为糖基供体，采用如权利要求1所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体作为催化酶，体外催化底物生成稀有人参皂苷rh2、或f2。
13、优选地，所述应用，其所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体体外催化底物ppd形成稀有人参皂苷rh2，或体外催化底物ck形成稀有人参皂苷f2。
14、优选地，所述应用，其所述突变体其氨基酸序列如seq id no.4所示。
15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
16、本发明提供的珠子参糖基转移酶pjvmugt45及其突变体，pjvmugt45是在珠子参中提取的一种糖基转移酶，经纯化、功能实验表明，该蛋白能够以人参皂苷ck和ppd为底物催化生成稀有人参皂苷f2和rh2，属于糖基转移酶，且其催化效率显著优于人参属中已知的两个具有同样催化功能的糖基转移酶ugtpg45和pgugt74ae2，能够用于体外催化合成稀有人参皂苷f2和rh2。
17、进一步地在其氨基酸序列基础上进行点突变，获得催化效率高于ugtpg45和pgugt74ae2的两种突变体s275a和k280a，尤其是突变体k280a的催化效率较野生型糖基转移酶pjvmugt45的催化效率更高，利于稀有人参皂苷f2和rh2的体外合成。
1.一种珠子参糖基转移酶pjvmugt45及其突变体，其特征在于，所述糖基转移酶pjvmugt45，其氨基酸序列如seq id no.2所示；
2.如权利要求1所述的糖基转移酶pjvmugt45及其突变体，其特征在于，所述突变体，其氨基酸序列如seq id no.4所示。
3.一种编码如权利要求1所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体的基因，其特征在于，编码所述糖基转移酶pjvmugt45的基因如seq id no.1所示的核苷酸序列；
4.如权利要求3所述的基因，其特征在于，编码所述糖基转移酶pjvmugt45突变体的基因如seq id no.3所示的核苷酸序列。
5.一种表达如权利要求1所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体的生物材料，其特征在于，包括携带如seq id no.1、seq id no.3、或seq id no.5所示目的基因的表达盒、重组载体、转基因细胞系或转基因工程菌。
6.如权利要求5所述的生物材料，其特征在于，所述携带的目的基因如seq id no.1、或seq id no.3所示。
7.一种如权利要求1所述糖基转移酶pjvmugt45及其突变体或者如权利要求5所述生物材料在生物合成稀有人参皂苷中的应用，其特征在于，所述稀有人参皂苷为rh2、或f2。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述应用，其特征在于，所述糖基转移酶pjvmugt45或其突变体体外催化底物ppd形成稀有人参皂苷rh2，或体外催化底物ck形成稀有人参皂苷f2。
10.如权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述突变体其氨基酸序列如seq idno.4所示。
