[发明专利]用于生产β-檀香萜的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种生产β-檀香萜的方法，所述方法包括将至少一种多肽与法呢基焦磷酸酯(FPP)接触。特别是，所述方法可以在体外或体内进行以产生β-檀香萜，其是一种在香料和调味料领域中非常有用的化合物。本发明还提供可用于本发明方法的多肽的氨基酸序列。编码本发明多肽的核酸和含有所述核酸的表达载体也是本发明的一部分。本发明的另一个目的是一种经转化以在生产β-檀香萜的方法中使用的非人宿主生物体或细胞。

背景技术

已经在大多数生物体(微生物、动物和植物)中发现了萜。这些化合物由称为异戊二烯单元的五碳单元组成，并按由结构之中存在的这些单元的数目来进行划分。因此单萜、倍半萜和双萜分别是包含10、15和20个碳原子的萜。例如，倍半萜已广泛见于植物界。许多倍半萜分子因它们的调味料和香味性质以及它们的美容、医药和抗菌效果而众所周知。已经鉴定出了300多种倍半萜烃类和3000多种倍半萜化合物(Joulain，D.，和W.A.，The Atlas of Spectral Data of Sesquiterpene Hydrocarbons，EB Verlag，Hamburg，1998；Connolly，J.D.，Hill R.A.，Dictionary of Terpenoids，Vol 1，Chapman and Hall(publisher)，1991)，并且每年还鉴定出许多新的结构。将通过不同方式如蒸汽蒸馏或溶剂萃取获得的植物提取物用作萜源。萜分子往往原样使用，但是有时候使用化学反应将该萜转化成其它的高价值分子。

萜的生物合成生产涉及的酶被称为萜合酶。事实上植物界中存在大量的倍半萜合酶，其全部使用相同的底物(法呢基焦磷酸酯，FPP)但是具有不同的产物分布。已经克隆了编码倍半萜合酶的基因和cDNA并且描述了相应的重组体酶。在植物中及其他生物体中的萜的生物合成已经被广泛研究，在此不另外详述，但可参考Dewick的Nat.Prod.Rep.，2002，19，181-222，其综述了萜生物合成路径的现有技术的状况。

β-檀香萜是天然生成的倍半萜分子，其可以被用作化学合成或生物合成β-檀香醇(如图2B所示)的起始原料，该檀香醇为檀香油的主要组分。通过蒸馏檀香物种的心材获得的檀香油是重要的香料成分。檀香也被大量用于熏香和传统医学。该油包含90％的倍半萜醇。在不同的檀香醇的异构体中，β-檀香醇对于典型的檀香油的甜木香和香脂气味起到主要贡献。其它组分例如表-β-檀香醇和α-檀香醇可同样有助于檀香木气味。

通常，植物天然提取物的价格和可用性取决于植物的丰度、油的收率和地理来源。另外，天然提取物的可获性和品质极大地依赖于导致每年差异化的气候及其他当地条件，使得某些年在高品质香料中使用上述成分非常困难，甚至不可能使用。由于过度开发自然资源、难以耕作、檀香植物的缓慢生长，在过去的十年期间檀香原料的可获性已经显著地减少。因此，有利的是提供一种β-檀香醇的来源，其更少地受可获性和品质的波动的影响。檀香倍半萜组分的化学合成迄今为止是不可利用的。因此合成β-檀香萜(然后其可被用于生产β-檀香醇)的生物化学途径很受关注。

在若干植物品种中鉴定出檀香烷型倍半萜、特别是具有β-檀香烷骨架的倍半萜。但是还未有能合成β-檀香萜的倍半萜合酶的记载。

在国际专利申请WO 2006/134523中公开了一种能够合成至少一种双环和/或三环的具有檀香烷碳骨架的倍半萜的倍半萜合酶、相应的核酸和具有檀香烷碳骨架的该化合物的制备方法。但是，在其实施例中公开的倍半萜合酶产物中并没有检测到β-檀香萜的踪迹，仅有的具有檀香烷骨架的产物为表-β-檀香萜。表-β-檀香萜的性质与β-檀香萜的性质悬殊。特别是，在β-檀香醇的合成过程中表-β-檀香萜不是重要的。此外，在WO 2006/134523中公开的倍半萜合酶仅仅与本发明序列共有27％的同一性。

从数据库中公知的倍半萜合酶和本发明的多肽的同一性的比率非常低。与本发明的β-檀香萜合酶最接近的蛋白序列是来自于白檀(Santalum album)(检索号ACF24767；Jones，C.G.，Keeling，C.I.，Ghisalberti，E.L.，Barbour，E.L.，Plummer，J.A.和Bohlmann，J.Arch.Biochem.Biophys.，2008，477(1)，121-130)的单萜合酶，其与本发明的β-檀香萜合酶具有58％的氨基酸序列同一性。当与FPP接触之后，该酶产生超过90％的β-红没药烯并且没有檀香萜异构体形成。