[发明专利]川楝氧化鲨烯环化酶MtOSC1及其编码基因与应用

说明书

本发明涉及三萜类化合物的生物合成途径，具体涉及川楝氧化鲨烯环化酶MtOSC1及其编码基因与应用。本发明提供的川楝氧化鲨烯环化酶MtOSC1，是如下a1或a2的蛋白质：a1.由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；a2.将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加而形成的与川楝素生物合成相关的蛋白质。本发明首次克隆了川楝素生物合成途径中的环化酶，并通过烟草体外瞬时表达、GC‑MS和核磁共振鉴定了该酶的产物，为深入解析川楝素生物合成途径奠定了基础。

技术领域

本发明涉及三萜类化合物的生物合成途径，具体涉及川楝氧化鲨烯环化酶MtOSC1及其编码基因与应用。

背景技术

川楝素(toosendanin)是存在于楝科楝属植物中的特征性化合物，具有呋喃环的楝烷型三萜化合物，又被称为四降三萜类化合物(Tan and Luo,2011；Shi et al.2007)。其CAS登陆号为58812-37-6，分子式为C₃₀H₃₈O₁₁，相对分子质量为537.4。川楝素为白色固体粉末，熔点245℃，旋光度为-13.3°(c＝1.75，丙酮)。易溶于丙酮、甲醇、吡啶，微溶于氯仿、苯。

现代医学通过实验证明，川楝素具有杀菌、抗虫、消炎、抑癌、抗肿瘤、影响中枢神经细胞以及抑制呼吸中枢神经系统等作用(Zhang et al.,2019)。此外，川楝素也被开发为一种安全友好的植物源绿色农药(Isman,2006)。

川楝素属于三萜化合物，故根据三萜类化合物合成途径，可以推测川楝素生物合成途径主要分为三大部分：骨架形成、侧链环化、氧化重排(Tan and Luo,2011；姚立新，2003)。骨架形成以2,3-氧化鲨烯作为底物经2,3-氧化鲨烯环化酶(OSC)催化形成甘遂烷或大戟烷；之后在P450氧化酶以及还原酶的作用下，形成侧链环化产物柠檬苦素类化合物；再在氧化酶、还原酶以及乙酰化酶的催化作用下，经过多次氧化重排最终形成川楝素。目前，川楝素生物合成途径仍处于推测阶段，还没有得到实验验证。

发明内容

为弥补上述领域的不足，本发明提供川楝素生物合成途径中的第一步环化酶MtOSC1，该酶可以产生川楝素生物合成途径中的前体物质，为川楝素生物合成途径的研究奠定基础。

本发明提供的川楝氧化鲨烯环化酶MtOSC1，是如下a1或a2的蛋白质：

a1.由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

a2.将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加而形成的与川楝素生物合成相关的蛋白质。

所述蛋白的编码基因也属于本发明的保护范围。

所述编码基因为如下b1或b2的DNA分子：

b1.核苷酸序列为序列表中序列2所示的DNA分子；

b2.在严格条件下与b1限定的DNA分子杂交的DNA分子。

含有所述编码基因的表达盒、载体或重组菌也属于本发明的保护范围。

本发明还提供一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：将所述编码基因导入出发植物中，得到转基因植物；与出发植物相比，转基因植物中化合物tirucalla-7,24-dien-3β-ol的含量发生改变。

所述编码基因是通过重组表达载体导入的，所述重组表达载体是将所述编码基因插入出发载体pEAQ-HT-DEST1中得到的；所述出发植物为对照烟草；所述转基因植物为转基因烟草。

所述转基因烟草与对照烟草相比，产生了化合物tirucalla-7,24-dien-3β-ol。

所述蛋白、编码基因在调控川楝素生物合成途径中的应用也属于本发明的保护范围。