Molecular cloning and functional expression of a multifunctional triterpene synthase cDNA from a mangrove species Kandelia candel (L.) Druce
- 作者
- Mohammad Basyuni, Hirosuke Oku, Masashi Inafuku, Shigeyuki Baba, Hironori Iwasaki, Keichiro Oshiro, Takafumi Okabe, Masaaki Shibuya, Yutaka Ebizuka
- 单位
- United Graduate School of Agricultural Sciences, Kagoshima University; Division of Molecular Biotechnology, Center of Molecular Bioscience, University of the Ryukyus; Tropical Biosphere Research Center, University of the Ryukyus; Graduate School of Agriculture, University of the Ryukyus; Graduate School of Pharmaceutical Sciences, The University of Tokyo
- 杂志
- Phytochemistry（2007）
- DOI
- 10.1016/j.phytochem.2006.09.016
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
克隆红树植物秋茄（Kandelia candel）中参与三萜生物合成的氧化鲨烯环化酶（OSC）基因，并阐明其功能。
研究策略
基于已知OSC保守序列设计简并引物，通过PCR和RACE技术从秋茄幼根中克隆cDNA；在羊毛甾醇合酶缺陷型酵母突变体GIL77中异源表达，通过GC-MS分析鉴定产物。
核心内容
该研究从红树植物秋茄幼根中克隆了首个氧化鲨烯环化酶（OSC）基因KcMS，并对其功能进行了表征。研究者基于已知OSC的保守序列设计简并引物，通过PCR和RACE技术获得全长cDNA，该基因开放阅读框长2286 bp，编码761个氨基酸，推导蛋白与蓖麻的羽扇豆醇合酶同源性达79%，并含有5个QW基序和1个DCTAE基序。将KcMS在羊毛甾醇合酶缺陷型酵母突变体GIL77中异源表达后，经GC-MS分析检测到三种三萜产物，即羽扇豆醇、β-香树脂醇和α-香树脂醇，产物比例约为2:1:1。这表明KcMS是一个多功能三萜合酶，尽管其序列与羽扇豆醇合酶高度同源，却表现出宽松的产物特异性，同时催化生成多种三萜骨架。这是首次从红树植物中克隆OSC基因，为后续阐明红树中三萜化合物的生理功能及代谢调控提供了分子基础。
创新点
首次从红树植物中克隆OSC基因；发现一个多功能三萜合酶KcMS，同时产生lupeol、β-amyrin和α-amyrin，产物比例为2:1:1。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 酿酒酵母GIL77突变体（lanosterol synthase deficient yeast, gal2 hem3-6 erg7 ura3-167） | 三萜生物合成途径 | KcMS | KcMS（多功能的氧化鲨烯环化酶/三萜合酶） | 催化 | 异源表达后催化2,3-氧化鲨烯环化产生lupeol、β-amyrin和α-amyrin，比例为2:1:1 |
关键发现
- KcMS cDNA的ORF为2286 bp，编码761个氨基酸
- 推导氨基酸序列与蓖麻的lupeol合酶有79%同源性
- 包含5个QW基序和1个DCTAE基序
- 在酵母中表达后，GC-MS检测到lupeol、β-amyrin和α-amyrin，比例为2:1:1（GC峰强度为1:2:1）。这是第一个从红树物种克隆的OSC。
研究结论
KcMS编码一种多功能三萜合酶，尽管与蓖麻lupeol合酶高度同源，但产物特异性宽松，产生主要产物lupeol以及β-amyrin和α-amyrin。该cDNA有助于阐明红树中三萜的生理功能。