[发明专利]帕克醇合成相关蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及帕克醇合成相关蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

甾醇和皂苷类化合物具有重要的生理活性和生物学功能。甾醇是以环戊烷全氢菲为骨架(又称甾核)的一种物质，可分为动物性甾醇、植物性甾醇和菌性甾醇。动物性甾醇以胆固醇为主。植物性甾醇主要包括谷甾醇(Sitosterol)、豆甾醇(Stigmasterol)和菜油甾醇(Campestanol)等。菌类甾醇主要包括麦角甾醇。植物甾醇能够抑制人体对胆固醇的吸收、促进胆固醇的降解代谢、抑制胆固醇的生化合成，具有抑制心血管疾病、抗癌、抗肿瘤、消炎、提高免疫、调节生长、抗病毒等作用，此外，植物甾醇还具有良好的抗氧化性，可用作食品抗氧化剂。β-谷甾醇(β-Sitosterol)是细胞膜的重要组成部分，对于维持细胞膜的结构和功能具有重要的作用。油菜素内酯(brassinolide)被称为第六大类植物激素，在植物生长发育的调控中发挥重要的作用。皂苷是螺甾烷及其生源相似的甾族化合物的低聚糖苷或三萜类化合物的低聚糖苷，广泛存在于单子叶和双子叶植物中。三萜皂苷类代谢物在农业科学和医学等领域具有广阔的应用前景。齐墩果酸具有降低转氨酶的功能，临床用于治疗急性黄疸肝炎；燕麦在根尖合成的燕麦苷(avenacins)具有广谱的抗菌功能，能防止多种病原菌侵染根部，发挥抗病作用(Haralampidis etal.，98：13431-13436)；人参根部合成的人参皂苷类化合物是重要中药的有效成分(Shukla et al.，Phytochemistry，29：239-241)。桦木酸具有抗肿瘤、抗艾滋病病毒、抗炎和体外抗疟病等多种生物活性。

目前，对植物甾醇和三萜类皂苷的生物合成途径已有初步认识。异戊二烯途径是获得这些代谢产物的必由途径，其生物合成路线为：甲羟戊酸(Mevalonic acid)生成的异戊烯二磷酸(IPP)及其异构体二甲基丙烯二磷酸(DAPP)在香草二磷酸合成酶(GPS)作用下首先形成香叶二磷酸(GPP)，接着利用法呢二磷酸合成酶(FPS)转化成法呢二磷酸(FPP)，又在鲨烯合成酶(Squalene synthase，SQS)的作用下合成鲨烯，然后经鲨烯环氧酶(Squalene epoxidase，SQE)催化转变为2，3-氧化鲨烯(2，3-oxidosqualene)，最后2，3-氧化鲨烯经过2，3-氧化鲨烯环化酶(OSCs)的环化作用得到植物甾醇和三萜类骨架。三萜类骨架依赖细胞色素P450单加氧酶、糖基转移酶和酰基转移酶进行氧化、糖基化及酰基化等化学修饰，最终获得不同种类的三萜类皂苷产物。

2，3-氧化鲨烯在氧化鲨烯环化酶(OSCs)的作用下环化形成甾醇和三萜类产物各自的前体物质，如环阿屯醇(Cycloartenol)、β-香树素(β-Amyrin)等。目前已经从不同植物中分离得到了约10种编码OSCs酶的基因，包括羽扇醇合成酶(Lupeol synthas，LUP)、β-香树素合成酶(β-Amyrin synthase，β-AS)、葫芦二烯醇合成酶(cucurbitadienol，CPQ)、thalianol synthase(THA)、marneralsynthase(MRN)、camelliol synthase(CAMS)、baruol synthase(BARS)、isomultiflorenol synthase(IMS)、羊毛甾醇合成酶(lanosterol synthase，LAS)和环阿屯醇合成酶(Cycloartenol synt|mse，CAS)(Philips et al.，Currentopinion in plant biology，9：1-10)，其中前8种酶可能是合成各类三萜类产物的前体，第10种酶是甾醇的前体。β-香树素合成酶参与起始多数皂苷类物质的合成(β-amyrin synthases)，然后通过加氧、糖基化、酰基化等一系列反应产生三萜皂苷(Qi et al.，PNAS，101：8233-8238)。羽扇豆醇合酶(lupeol synthases)参与了桦木酸(Betulinic acid)的合成(Hayashi et al.，Bio.Pharm.Bull，27：1086-1092)。