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天然产物在药物研究中占有极重要的地位,应用合成生物学技术获得稀缺有效的天然产物是药物研发的新领域。如何获得高表达,高效催化的功能基因是合成生物学研究的基础工作。本论文研究涉及OSW-1合成相关基因的获得和改造。OSW-1是一种从虎眼万年青(Ornithogalum saundersiae)中分离得到的甾体皂苷,研究显示其有很强的抗肿瘤活性。构效关系研究显示OSW-1若干基团中,对甲氧基苯甲酰基(MBz)同活性密切相关。从生源角度考虑MBz的合成是通过众所周知的苯丙烷代谢途径,但迄今为止虎眼万年青中该途径相关酶的研究还相对缺失；对该途径中的关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL, EC4.3.1.24)的研究还未见报道；因此对虎眼万年青中PAL的鉴定对进一步解析OSW-1的生物合成途径显得尤为重要。野生型重组虎眼万年青PAL蛋白的功能分析以L-Phe和L-Tyr为底物,对原核表达纯化的重组蛋白OsaPAL2和OsaPAL62进行了功能鉴定,产物经波谱解析进行了结构鉴定,同时还研究了它们的催化特性。结果显示,OsaPAL2和OsaPAL62均能催化L-Phe和L-Tyr。无论对哪种底物,这两种蛋白均具有相似的催化最适温度和最适pH值。Phe突变为His能明显提高野生型重组蛋白对L-Tyr的催化活性野生型重组蛋白虽然对L-Phe和L-Tyr均有催化活性,但对后者的催化能力较低,而对L-Tyr的催化可以缩减生物合成步骤,提高效率,有利于合成生物学应用。为提高对L-Tyr的催化活性,OsaPAL2或OsaPAL62的底物选择性位点134位或128位的Phe被突变为His,突变后TAL活性得到明显提高,结果证实该突变位点确与底物选择性相关。通过氨基酸替换同时提高了对L-Phe和L-Tyr的催化能力通过对植物和酵母来源的PAL序列的比对,发现了活性中心附近三个差异位点。把OsaPAL2和OsaPAL62这三个位点分别替换为酵母中对应的位点,各自得到了3个单突变、1个双突变和1个三突变。活性测试结果显示Thr→Ser的突变能明显提高对底物的亲和力,Gly→Ala的突变能同时提高对L-Phe和L-Tyr的催化能力。这些结果显示这三个位点具有不同的作用,此外还提供了一种能提高PAL催化活性的方法。对OsaPAL2和OsaPAL62的研究有利于揭示OSW-1的生物合成途径,也为将来利用合成生物学技术合成OSW-1提供了元件。