[发明专利]涉及三萜合成的酶

说明书

本申请是申请日为2007年6月25日的中国专利申请200780053491.4“涉及三萜合成的酶”的分案申请。 

技术领域

本发明涉及植物分子生物学领域。更具体地讲，本发明涉及编码植物和种子中β-香树素衍生的三萜生物合成中涉及的酶的多核苷酸。本发明也包括转基因植物，其中本发明多核苷酸的表达水平改变导致β-香树素衍生的三萜(包括皂苷)的水平或结构改变。 

背景技术

萜类化合物也称为类异戊二烯，它们组成了最大的天然产物家族，该类产物已有超过22,000种单独化合物被描述。三萜或萜类化合物(半萜、单萜、倍半萜烯、二萜、三萜、四萜、聚异戊烯醇等)在植物中起到各种不同的功能，如激素、光合作用色素、电子载体、多糖组分调节剂、和膜结构组分。植物萜类化合物主要存在于树脂、胶乳、蜡和油中。 

三萜系化合物与多种植物特性相关，包括动物嗜食性、以及对病原体和掠食者的抗性。三萜主要储存在植物根部，储存形式为它们的配醣，皂苷(参见Price K.R.等人，1987，CRC Crit.Rev.Food Sci.Nutr.26：27—133)。因此，例如，二倍体燕麦的突变体，黑燕麦，它缺乏主要的燕麦根皂苷，燕麦根皂苷A-1(所谓的皂苷缺乏或“Sad”突变体)，已经证明缺乏疾病抗性(Papadopoulou K.等人，1999，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.96：12923—12928)。这些突变体更易于受到许多不同的根感染真菌的侵害，包括小麦全蚀病菌，它对燕麦来说通常是非致病的。遗传分析表明疾病易感性提高和燕麦根皂苷水平降低有因果关系。此外，当接种小麦全蚀病菌时，燕麦根皂苷水平降低的sad突变体(约为野生型水平的15％)与其它完全缺乏燕麦根皂苷的突变体相比仅有有限的疾病症状，这进一步将燕麦根皂苷水平和疾病抗性联系起来。 

有累积的数据表明饮食中的皂苷可能是有益的(参见例如Shi，J.A.等人(2004)J.Med.Food7：67-78和Vis，E.H.等人(2005)Nutr.Cancer 51：37-44)。同样的，已经证明大豆膳食皂苷对预防大鼠血胆脂醇过多和动脉粥样硬化有益(Oakenfull等人(1984)，Nutr.Rep.Int.29：1039—1046)。因为皂苷在从大豆到大豆分离物的过程中仅有轻微损失，大豆中的皂苷水平提高将导致分离物中的皂苷水平提高(Berhow，M.A.等人(2002)Phytochem.Anal.13：343—348；Hu J.等人(2002)，J.Agric.Food Chem.50：2587-2594)。因此提高大豆中的皂苷水平将是提高人类饮食中皂苷量的有效方法。此外，皂苷水平的提高可为药物开发中使用的化合物提供来源。 

三萜以及甾醇经由类异戊二烯途径合成。在此途径中，两分子的焦磷酸法尼酯头-头相连形成角鲨烯，这是一种三萜。角鲨烯然后转化为2，3-环氧角鲨烯。多种环氧角鲨烯环化酶催化2，3-环氧角鲨烯环化形成多种多环骨架，包括一种或多种环阿屯醇、羊毛甾醇、羽扇豆醇、异复合精油醇(isomultiflorenol)(一种三萜化合物)、β-香树素、α-香树素、和拟南芥醇(thalianol)(一种三萜化合物)。该由环氧角鲨烯环化酶催化的环化事件在甾醇和三萜皂苷生物合成途径之间形成形成分枝点。多种环氧角鲨烯环化酶是进化相关的(Kushiro，T.等人(1998)，Eur.J.Biochem.256：238-244)并产生多种三环、四环、和五环结构，该结构能进行进一步修饰。