本发明专利技术涉及用于改变类胡萝卜素生物合成路径中组分的表达以改变朝向八氢番茄红素、六氢番茄红素、ζ胡萝卜素或其组合中的至少一种的积累而产生类胡萝卜素的手段和方法。本发明专利技术进一步涉及具有提高含量的这些类胡萝卜素的基因改变的生物体。本发明专利技术进一步涉及具有提高含量的这些类胡萝卜素的基因改变的生物体，特别是在包含色质体的细胞中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基因改变的生物体(有机体)以及制备其的手段和方法，所述生物体产生提高含量的类胡萝卜素八氢番茄红素、六氢番茄红素、胡萝卜素(zeta carotene)或它们的组合。
技术介绍
类胡萝卜素是40-碳的类异戊二烯色素，其由所有植物、藻类和蓝细菌以及由几种非光合作用的细菌和真菌合成。在植物中，类胡萝卜素是在质体内合成的。质体中类异戊二烯生物合成的主要途径是从产生异戊基二磷酸酯(IPP)开始的，异戊基二磷酸酯是一种C5分子，其为在2-C-甲基-d-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径中阻止来自丙酮酸盐和甘油醛3_磷酸的所有长链类异戊二烯的构造。在IPP异构化成二甲基烯丙基二磷酸酯(DMAPP)之后，使三个另外的IPP分子结合以获得C2tl分子，香叶基香叶基焦磷酸酯(GGPP)。这些I’-4缩合反应是由异戊烯基转移酶-型酶GGPP合酶催化的。有证据表明在植物中，同样的酶，GGPP合酶，进行从DMAPP到GGPP的所有反应。类胡萝卜素的聚烯链可以从3延伸至15个共轭双键，其是引起类胡萝卜素特征吸收光谱的原因并且赋予特定光化学性质。由于这些性质，类胡萝卜素在所有光合生物中是必要组分，其中它们实现光合作用中不可缺少的功能。类胡萝卜素在植物繁殖中也发挥作用，通过向花和果实提供特定的着色，以吸引动物并增强授粉和种子的散播。在这些器官中发现的许多橙色、黄色或红色是通过高浓度的类胡萝卜素在色质体(色素体，chromoplasts)中积累产生的。此外，类胡萝卜素的降解产物包括芳香和风味化合物,并且它们在果实中的存在吸引动物。在过去的十年 中，已经在分子水平上描述了植物中类胡萝卜素的生物合成(例如，在 Lu，S.和 Li, L.2008.J.1ntegr.Plant Biol.50:778-785 中综述)。类胡萝卜素途径中的第一个关键步骤是两个GGDP分子的头对头缩合以产生八氢番茄红素，第一种C40类胡萝卜素，其是由酶八氢番茄红素合酶(PSY)催化的。向八氢番茄红素的C40链中插入共轭双键(胡萝卜素脱饱和)导致形成可见的聚烯生色团(发色团)。植物胡萝卜素脱饱和是膜结合的复杂反应次序。通过两种酶，即八氢番茄红素脱饱和酶(PDS)和ζ-胡萝卜素脱饱和酶(ZDS)向八氢番茄红素中引入四个双键，各自分别催化两个对称的脱饱和步骤以获得胡萝卜素和番茄红素(图1)。最近建立了在途径的该部分中的所有中间体都是顺式构型的，并且特定的异构酶，即CRTIS0，与ZDS联合作用以产生全反式番茄红素(Isaacson, T.et al.2002.PlantCell 14:333-342; Isaacson, T.et al.2004.Plant Physiol.136:4246-4255 ; Park, H.etal.2002.Plant Cell 14:321-332)。此外，已预期了其他酶和辅因子对该过程是必要的，包括指定的ζ-1SO因子，其参与15-顺-ζ-胡萝卜素的异构化(Li F.et al.2007.PlantPhysiol.144:1181-1189)。胡萝卜素脱饱和是氧化还原反应，与延长的氧化还原链有关，采用醌类作为中间体以及氧作为最终电子受体。通过质体“末端”(“交替”)氧化酶来还原分子氧。由于这种复杂性和涉及的酶的膜结合的拓扑结构，PDS-ZDS脱饱和系统从未用纯化的蛋白质在体外重建。在本专利技术的优先权之后公开的Chen Y等人的论文描述了 Z-1SO基因的分离和特征，并且提出编码的蛋白质在PDS产物中存在的15-顺式键的异构化中发挥作用，9，15，9’-三-顺-ζ-胡萝卜素以形成ZDS底物9，9’-二-顺-ζ-胡萝卜素。通过番茄红素β -环化酶(Lcyb )或番茄红素ε -环化酶(Lcye )使番茄红素环化，分别产生了胡萝卜素和α-胡萝卜素。环状胡萝卜素的氧化产生叶黄素。在细菌中，单独的八氢番茄红素脱饱和酶，CrtI，进行八氢番茄红素向反式番茄红素的转化。出乎意料地，转基因的CrtI脱饱和酶在植物中是活性的。在植物中，类胡萝卜素也是生长调节子和发育信号的前体。激素脱落酸(ABA)是由叶黄素紫黄质和新黄质产生的。最近已发现，胡萝卜素的裂解衍生物，可能为13-阿朴-β -胡萝卜素酮，充当拟南芥中侧芽分枝的嫁接转移抑制剂。全世界正日益关注农作物中维生素和其他功能性养分的含量的增加(DellaPenna, D.1999.Science 285:375-379;Lindsay, D.G.2000.Trends inFood Sc1.Technol.11:145-151)。类胡萝卜素在确定果实和蔬菜的质量参数中发挥着重要的作用(在van den Berg, H.et al.2000.J.Sc1.Food Agric.80:880-912 中综述)。含有 β-环的所有类胡萝卜素物质可以转化成视黄醇，因而是维生素A的前体(前维生素Α)。尽管人类营养中类胡萝卜素至关重要，但是另外的健康益处归因于它们在体内的抗氧化剂活性(Stahl，W.and Sies, H.2003.Mol.Aspects Med.24:345-351)。叶黄素(特别是黄体素)的消耗与预防年龄相关的黄斑变性有关。流行病学研究已经将类胡萝卜素与降低人类中癌症和其它疾病的风险相关联(Cooper, D.A.2004.J Nutr.134:221S-224S)。特定的健康益处已经归因于类胡萝卜素八氧番爺红素和六氧番爺红素(Shaish, A.et al.2008.Plant Foods Hum.Nutr.63:83-86)。已报道了在人类中从基于番爺的产物中对八氢番爺红素和六氢番爺红素的重要吸收(Aust, 0.et al .2005)，并且发现了正常的和前列腺肿瘤细胞容易吸收它们(Campbell，J.K.et al.2007.Nutr.Res.27:794-801)。在动物模型中证实了八氢番茄红素作为有效的防晒霜(Mathews-Roth, Μ.M.and Pathak, Μ.A.1975.Photochem.Photobiol.21:261-263)。八氢番茄红素和六氢番茄红素吸收紫外线波长范围内的光。八氢番茄红素的吸收光谱是276-297nm (主峰为285_287nm)，并且六氢番茄红素的是331-367 (主峰为348醒)。ζ-胡萝卜素的吸收光谱是374-425nm (主峰为395-400nm)。因此，这些类胡萝卜素可以用作防晒霜以保护皮肤防止紫处线(UV)光线造成的损伤。实际上，在食用基于番茄的食物或提取物的人类中证实了保护皮肤免于UV光线(Stahl，W.et al.2001.J.Nutr.131:1449-1451)，并且这种效果归因于八氢番茄红素和六氢番茄红素(Aust，0.etal.2005.1nt.J.Vitam.Nutr.Res.75:54-60)。基于这些研究，已经提示了饮食的类胡萝卜素可以有助于终身防止有害的UV福射(Stahl, ff.et al.2006.Photochem.Photobiol.Sc1.5:238-242)。之前的研究支持了使用八氢番茄红素和六氢番茄红素作为防晒霜的潜力，这些研究显示除了口服补充之外结合用类胡萝卜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·希施贝里，达尼·扎米尔，
申请(专利权)人：耶路撒冷希伯来大学伊森姆研究发展有限公司，
类型：
国别省市：
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