[发明专利]生产香紫苏醇的方法

说明书

本发明是2009年1月26日申请的发明名称为“生产香紫苏醇的方法”的第200980102859.0号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明提供了一种生产香紫苏醇的方法，所述方法包括使具有香紫苏醇合酶活性的特定多肽与焦磷酸赖百当烯二醇酯(LPP)接触。具体而言，所述方法可以在体外或体内进行以生产香紫苏醇，这是一种在香料和调味料领域非常有用的化合物。本发明还提供在该方法中使用的多肽的氨基酸序列。源自快乐鼠尾草并编码本发明多肽的核酸，含所述核酸的表达载体，以及经转化以包藏同一核酸的非人生物体或细胞也是本发明的一部分。

背景技术

香紫苏醇是类萜或萜家族中的一员，其包含高含量的天然产物。萜见于大多数生物体(微生物、动物和植物)。这些化合物由称为异戊二烯的五碳单元构成，并由其结构中存在的这些单元的数目来划分。因此，单萜、倍半萜和二萜分别为含10、15和20个碳原子的萜。二萜例如可广泛见于植物界，并且已描述了超过2500种的二萜构造(Connolly and Hill,Dictionary of terpenoids,1991,Chapman & Hall,London)。萜分子由于其风味和香味特性以及其化妆、医药和抗微生物效果，一直是数千年来的兴趣所在。由例如蒸汽蒸馏或溶剂提取等各种手段获得的植物提取物被用于萜的来源。萜分子通常原样使用，但在某些情况下利用化学反应来将萜转化为其他高价值分子。

萜的生物合成生产涉及被称为萜合酶的酶。这些酶将前体转化为一种或多种萜产物。通常，该前体是非环状萜前体，特别地，大多数二萜合酶对非环状前体焦磷酸香叶基香叶酯的环化起催化作用。然而，在某些特殊情况下，萜合酶催化由已环化分子至一种或多种萜产物的转变。

自然界存在两种类型的环化机理，它们与可分为I类二萜合酶和II类二萜合酶的两种类型的二萜合酶有关(Wendt and Schulz,1998,Structure.6(2):127-33)。对于某些二萜来说，其环化机理与单萜和倍半萜的环化机理类似，其自GGPP的焦磷酸酯的酯官能的离子化起始，接着是所得碳阳离子与内部双键的反应。催化这种类型环化的二萜合酶为I类二萜合酶。二萜的生物合成中由II类二萜合酶催化的第二种环化模式由GGPP的端末双键的质子化起始，并在内部重排和质子消除之后，产生环状二萜焦磷酸酯中间体。

编码来自两类中每种二萜合酶的基因和cDNA已被克隆出，并且重组酶也已鉴定。编码不同类型二萜合酶的基因的可获性为酶的一级结构提供了信息。某些氨基酸基序在二萜合酶中保留下来，并且要么与依赖质子化的环化相关，要么与依赖离子化的环化相关。DDxxD基序见于一些I类二萜合酶。所述基序很可能参与焦磷酸酯部分的连接和离子化。在II类合酶中发现了保守的DxDD，其中涉及第二天冬氨酸残基作为质子供体。

香紫苏醇是天然产生的二萜分子，其广泛用作用于合成带有龙涎香香调的芳香分子的起始材料。开发这类合成用于提供龙涎香——由抹香鲸的肠分泌的一种蜡状物质——的代用品。龙涎香由于其令人愉快的气味而备受赏识，并且在历史上已被用作加香成分。由于龙涎香高昂的价格以及日益增长的需求，并且特别是由于对鲸类的保护，已经开发了带有龙涎香特征的龙涎香成分和分子的化学合成。在这些分子中，(瑞士Firmenich SA的注册商标)是最受大多数人赏识的龙涎香的代用品。用于合成的最广泛使用的起始材料是二萜二醇香紫苏醇。

通常，植物天然提取物的价格和可获性取决于该植物的丰度、油的收率以及地理来源。此外，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和其他地区条件，使得在某些年份在高品质香料中使用这些成分非常困难，甚至于不可能。因此，提供极少受可获性和品质的波动影响的香紫苏醇来源是有利的。但是，考虑到其高度复杂的结构，制备香紫苏醇的经济的合成方法依旧是困难的。由此，能够合成香紫苏醇的生物化学路径将引起极大的兴趣。

在植物和其他生物体中进行的萜的生物合成早已广泛研究，在此不赘述，但可参考Dewick,Nat.Prod.Rep.,2002,19,181-222，其回顾了萜的生物合成路径的现有技术状况。