"テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号2の残基265~535に対して35以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、該シンターゼが19個のα炭素を含み、該19個のα炭素は下記のÅで表した原子間距離:の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有し、該α炭素のそれぞれの中心点が半径23Åの球内に位置し、該球のそれぞれの中心点が下記の構造座標:を有し、該α炭素のそれぞれが関連するR基を有しておりここで、該19個のα炭素の位置は、配列番号2のアミノ酸位置270273294297298376401402403404407440444516519520525527および528とアラインメントするものである、該シンターゼが下記のR基の順序配列:とは異なるR基の順序配列を有することを特徴とする、上記シンターゼ。配列番号2の残基265~535に対して40以上の配列同一性を有する、請求項1に記載のシンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号2の残基265~535に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号2のアミノ酸位置270273294297298376401402403404407440444516519520525527および528のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記のR基の順序配列:とは異なるR基の順序配列を有することを特徴とする、上記シンターゼ。配列番号2の残基265~535に対して50以上の配列同一性を有する、請求項3に記載のシンターゼ。配列番号2の残基265~535に対して60以上の配列同一性を有する、請求項3に記載のシンターゼ。配列番号2の残基265~535に対して70以上の配列同一性を有する、請求項3に記載のシンターゼ。配列番号2の残基265~535に対して80以上の配列同一性を有する、請求項3に記載のシンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号33によってコードされるアミノ酸残基272~540に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号33によってコードされるアミノ酸位置277、280、301、304、305、383、408、409、410、411、414、448、452、524、527、528、532、534および535のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記の残基の順序配列:とは異なる残基であることを特徴とする、上記シンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号42のアミノ酸残基319~571に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号42のアミノ酸位置324、327、348、351、352、430、455、456、457、458、461、495、499、571、574、575、579、581および582のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記の残基の順序配列:とは異なる残基であることを特徴とする、上記シンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号52のアミノ酸残基264~533に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号52のアミノ酸位置269、272、293、296、297、375、401、402、403、404、407、441、445、517、520、521、525、527および528のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記の残基の順序配列:とは異なる残基であることを特徴とする、上記シンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号56のアミノ酸残基585~853に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号56のアミノ酸位置590、593、614、617、618、696、721、722、723、724、727、761、765、837、840、841、845、847および848のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記の残基の順序配列:とは異なる残基であることを特徴とする、上記シンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号28のアミノ酸残基265~536に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号28のアミノ酸位置270、273、294、297、298、376、401、402、403、404、407、440、444、518、521、522、528、530および531のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記の残基の順序配列:とは異なる残基であることを特徴とする、上記シンターゼ。テルペノイド産物の生成を触媒し、かつ、配列番号32のアミノ酸残基307~541に対して40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、配列番号32のアミノ酸位置278、281、302、305、306、384、409、410、411、412、415、448、452、524、527、528、533、535および536のアミノ酸残基とアラインメントする該シンターゼの一つ以上のアミノ酸残基が、下記の残基の順序配列:とは異なる残基であることを特徴とする、上記シンターゼ。モノテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒する、請求項1~13のいずれかに記載のシンターゼ。セスキテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒する、請求項1~13のいずれかに記載のシンターゼ。ジテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒する、請求項1~13のいずれかに記載のシンターゼ。前記産物が環式テルペノイド炭化水素である、請求項14に記載のシンターゼ。前記産物が環式テルペノイド炭化水素である、請求項15に記載のシンターゼ。前記産物が環式テルペノイド炭化水素である、請求項16に記載のシンターゼ。請求項1~19のいずれかに記載のシンターゼをコードする単離された核酸。請求項20記載の核酸を含む宿主細胞。原核細胞、真核細胞、昆虫細胞、および植物細胞から選択される、請求項21記載の宿主細胞。請求項1~19のいずれかに記載のシンターゼを基質と接触させ、それによってイソプレノイド産物の形成を触媒することを含む、イソプレノイド産物の製造方法。前記基質がモノテルペン基質、セスキテルペン基質、またはジデルペン基質から選択される、請求項20記載の方法。前記テルペノイド産物が、環式テルペノイド炭化水素、非環式テルペノイド炭化水素、環式ヒドロキシル化テルペノイド炭化水素、または非環式ヒドロキシル化テルペノイド炭化水素から選択される、請求項20記載の方法。本発明が本出願において教示されるまで、シンターゼタンパク質の活性部位、そこに位置するアミノ酸、触媒作用に関与するアミノ酸残基、および活性部位内のα炭素とR基の立体配置は知られていなかった。本発明は今回、シンターゼの構造を教示するのみならず、それから得られる情報を用いて新しい合成能を有する新規シンターゼを開発し生産する手段を提供する。ここに記載の方法を用いて得られたデータは、種々のイソプレノイド基質を使用して種々のイソプレノイド産物を生成することができるシンターゼ変異体の創製および生産に有用である。一実施形態において、本発明は、配列番号2の残基265~535に対して約20以上の配列同一性を有する単離されたテルペンシンターゼを特徴とする。該シンターゼは9個のα炭素を含み、該9個のα炭素は表6にÅで表した原子間距離の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有する。該α炭素のそれぞれの中心点は半径23Åの球内に位置する。該球のそれぞれの中心点は表5に示した構造座標を有する。該α炭素のそれぞれは関連するR基を有しており、該シンターゼは表9に示したR基の順序配列とは異なるR基の順序配列を有する。該シンターゼは配列番号2の残基265~535に対して約25以上の配列同一性、または配列番号2の残基265~535に対して約35以上の配列同一性を有する。この種のシンターゼはモノテルペン基質、セスキテルペン基質、またはジテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒することができる。該産物は環式テルペノイド炭化水素または非環式テルペノイド炭化水素でありうる。どちらのタイプの産物もヒドロキシル化されていてもよい。α炭素1と関連したR基は、次の群:Cys、SerおよびThrからなる群、Phe、TyrおよびTrpからなる群、Pro、GlyおよびAlaからなる群、GluおよびAspからなる群、Met、Ile、ValおよびLeuからなる群、ArgおよびLysからなる群、ならびにGln、AsnおよびHisからなる群のうちの一つより選択することができる。α炭素2~9と関連したR基は、表9の順序配列を有するものを除いた任意のアミノ酸でありうる。同様に、α炭素2~9のそれぞれと関連したR基は、Cys、SerおよびThrからなる群、Phe、TyrおよびTrpからなる群、Pro、GlyおよびAlaからなる群、GluおよびAspからなる群、Met、Ile、ValおよびLeuからなる群、ArgおよびLysからなる群、ならびにGln、AsnおよびHisからなる群から独立に選択することができる。これらの実施形態において、残りの8個のα炭素と関連したR基は、表9の順序配列を有するものを除いた任意のアミノ酸でありうる。いくつかの実施形態において、α炭素1~9と関連したR基の順序配列は、それぞれTrp、Ile、Thr、Thr、Tyr、Leu、Cys、ThrおよびPhe、それぞれSer、Ile、Thr、Thr、Tyr、Leu、Cys、ThrおよびTyr、それぞれTrp、Ile、Thr、Thr、Tyr、Leu、Trp、ThrおよびTyr、それぞれSer、Ile、Thr、Thr、Tyr、Leu、Trp、ThrおよびTyr、またはそれぞれGlu、Ile、Thr、Thr、Tyr、Leu、Cys、ThrおよびTyrである。本発明はまた、所定のテルペンシンターゼポリペプチドの一次アミノ酸配列を、配列番号2の残基265~535のアミノ酸配列にアライメントし、該所定のポリペプチドをコードする核酸に、配列番号2の残基265~535に対して20以上の配列同一性を有する該ポリペプチドの一次アミノ酸配列の領域中の9個のアミノ酸残基のうち1個以上のコドンで突然変異を起こさせ、ただし、該ポリペプチド中の該9個の残基は配列番号2の残基273、294、402、403、404、407、440、519および520とアライメントするものであり、そして変異型のテルペンシンターゼが産生されるように突然変異させた核酸を発現させることにより得られる、テルペンシンターゼを特徴とする。本発明はまた、配列番号2の残基265~535に対して20以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたテルペンシンターゼであって、該シンターゼが16個のα炭素を含み、該16個のα炭素が表4にÅで表した原子間距離の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有する、該テルペンシンターゼを特徴とする。該α炭素のそれぞれの中心点は半径23Åの球内に位置する。該球のそれぞれの中心点は表3に示した構造座標を有する。該α炭素のそれぞれは関連するR基を有しており、該シンターゼは表8に示したR基の順序配列とは異なるR基の順序配列を有する。該シンターゼは、配列番号2の残基265~535に対して約25以上の配列同一性、または配列番号2の残基265~535に対して約35以上の配列同一性を有しうる。該シンターゼはモノテルペン基質、セスキテルペン基質、またはジテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒することができる。前記産物は例えば環式テルペノイド炭化水素でありうる。α炭素1~16と関連した前記シンターゼ中のR基の順序配列は、それぞれCys、Trp、Ile、Ile、Ser、Thr、Thr、Tyr、Leu、Cys、Val、Thr、Tyr、Asp、PheおよびThrでありうる。本発明はまた、配列番号2の残基265~535に対して20以上の配列同一性を有する単離されたテルペンシンターゼであって、該シンターゼが19個のα炭素を含み、該19個のα炭素が表2にÅで表した原子間距離の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有する、該テルペンシンターゼを特徴とする。該α炭素のそれぞれの中心点は半径23Åの球内に位置する。該球のそれぞれの中心点は表1に示した構造座標を有する。該α炭素のそれぞれは関連するR基を有しており、該シンターゼは表7に示したR基の順序配列とは異なるR基の順序配列を有する。該シンターゼは、配列番号2の残基265~535に対して約25以上の配列同一性、または配列番号2の残基265~535に対して約35以上の配列同一性を有しうる。該シンターゼはモノテルペン基質、セスキテルペン基質、またはジテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒することができる。前記産物は例えば環式テルペノイド炭化水素でありうる。本発明はまた、アミノ末端とカルボキシル末端とを有する第1のドメインを含む単離されたタンパク質を特徴とする。該第1のドメインは三次元空間においてグリコシルヒドロラーゼの触媒コアと構造的にアライメントするアミノ酸を含み、ここで、該グリコシルヒドロラーゼの触媒コアは、Aspergillusawamoriのグルコアミラーゼタンパク質データバンクコード3GLYのアミノ酸36~230、およびエンドグルカナーゼCelDPDBコード1CLCのアミノ酸36~230からなる群より選択されるものである。該単離されたタンパク質はさらに、アミノ末端とカルボキシル末端とを有する第2のドメインを含む。該第2のドメインは三次元空間においてトリFPPシンターゼと構造的にアライメントするアミノ酸を含む。第1のドメインのカルボキシル末端は第2のドメインのアミノ末端に連結されている。第2のドメインの領域は配列番号2の残基265~535に対して約20以上の配列同一性を有し、かつ9個のα炭素を含み、該9個のα炭素は表6にÅで表した原子間距離の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有する。該α炭素のそれぞれの中心点は半径23Åの球内に位置し、該球のそれぞれの中心点は表5に示した構造座標を有する。該α炭素のそれぞれは関連するR基を有しており、該シンターゼは表9に示したR基の順序配列とは異なるR基の順序配列を有する。前記タンパク質は配列番号2に対して約25以上の配列同一性、または配列番号2に対して約35以上の配列同一性を有する。前記シンターゼはモノテルペン基質、セスキテルペン基質、またはジテルペン基質からのテルペノイド産物の生成を触媒することができる。前記産物は例えば環式テルペノイド炭化水素でありうる。本発明はまた、配列番号20の残基343~606に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号20の348、351、372、375、376、454、479、480、481、482、485、519、523、597、600、601、605、607および608位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸Y、L、C、I、T、Y、S、C、G、H、S、L、G、F、G、Y、D、YおよびSとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号22の残基316~586に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号22の321、324、345、348、349、427、452、453、454、455、458、492、496、569、572、573、577、579および580位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸C、W、N、I、T、Y、S、I、S、G、M、L、D、A、M、Y、D、HおよびGとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号58の残基352~622に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号58の357、360、381、384、385、463、487、488、489、490、493、528、532、606、609、610、614、616および617位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸Y、M、C、V、T、F、V、S、S、G、I、L、G、F、V、Y、D、YおよびTとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号33によりコードされるアミノ酸残基272~540に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号33によりコードされる277、280、301、304、305、383、408、409、410、411、414、448、452、524、527、528、532、534および535位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸G、W、I、A、S、Y、T、S、G、Y、L、C、D、M、L、Y、D、YおよびTとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号42の残基319~571に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号42の324、327、348、351、352、430、455、456、457、458、461、495、499、571、574、575、579、581および582位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸I、W、V、I、S、Y、T、T、G、L、V、I、N、T、S、Y、D、YおよびTとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号44の残基579~847に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号44の584、587、606、609、610、688、713、714、715、716、719、753、757、831、834、835、839、841および842位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸V、S、G、Q、V、Y、S、V、G、L、C、W、N、V、F、Y、D、YおよびGとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号46の残基495~767に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号46の500、503、524、527、528、606、631、632、633、634、637、674、678、751、754、755、759、761および762位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸F、L、A、Q、T、Y、S、I、G、Q、L、S、D、T、I、F、D、FおよびGとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号48の残基295~564に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号48の300、303、324、327、328、406、431、432、433、434、437、471、475、548、551、552、556、558および559位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸Y、W、A、C、T、Y、S、S、G、M、L、G、D、L、I、Y、D、LおよびYとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号50の残基307~578に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号50の312、315、336、339、340、419、444、445、446、447、450、484、488、562、565、566、570、572および573位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸F、W、A、M、T、Y、N、T、G、M、L、S、D、I、M、Y、D、FおよびSとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号52の残基264~533に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号52の269、272、293、296、297、375、401、402、403、404、407、441、445、517、520、521、525、527および528位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸C、W、L、T、S、Y、S、A、G、Y、I、A、N、A、L、Y、D、YおよびSとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号56の残基585~853に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号56の590、593、614、617、618、696、721、722、723、724、727、761、765、837、840、841、845、847および848位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸I、S、S、T、V、Y、S、I、A、L、V、G、N、M、F、Y、D、LおよびTとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号54の残基307~574に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号54の312、315、336、339、340、418、443、444、445、446、449、483、487、560、563、564、566、568および569位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸C、W、I、I、T、Y、S、I、S、A、I、L、D、A、I、Y、D、DおよびGとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号24の残基309~577に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号24の314、317、338、341、342、420、446、447、448、449、452、485、489、560、563、564、569、571および572位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸C、W、N、V、T、Y、I、G、G、I、L、L、D、A、I、Y、D、FおよびGとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号26の残基315~584に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号26の320、323、344、347、348、426、451、452、453、454、457、492、496、568、571、572、576、578および579位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸S、W、I、A、T、Y、S、V、A、S、I、L、D、A、I、Y、D、FおよびGとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号28の残基265~536に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号28の270、273、294、297、298、376、401、402、403、404、407、440、444、518、521、522、528、530および531位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸A、W、V、C、G、F、T、S、C、I、M、G、N、C、S、Y、D、YおよびSとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号30の残基342~612に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号30の347、350、371、374、375、453、478、479、480、481、483、518、522、596、599、600、604、606および607位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸F、L、C、V、T、Y、S、S、A、Y、V、L、G、L、L、Y、D、FおよびSとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号32の残基273~541に対して約40以上の配列同一性を有する領域をもつ単離されたシンターゼであって、配列番号32の278、281、302、305、306、384、409、410、411、412、415、448、452、524、527、528、533、535および536位のアミノ酸残基とアライメントする該シンターゼのアミノ酸残基1個以上が、それぞれアミノ酸C、W、I、I、S、Y、T、S、T、Y、L、C、D、I、T、Y、D、YおよびTとは異なる残基である、該シンターゼを特徴とする。いくつかの実施形態において、配列同一性は約20以上、約25以上、または約35以上でありうる。いくつかの実施形態において、そのようなシンターゼ中には表7に示した残基の順序配列の1以上が見出されない。本発明はまた、配列番号2の残基265~535に対して20以上の配列同一性を有する領域をもつ所定のポリペプチドにおいて、9個のアミノ酸残基を同定すること、ただし該9個のアミノ酸残基のα炭素は表6にÅで表した原子間距離の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有し、該α炭素のそれぞれの中心点が半径23Åの球内に位置し、該球のそれぞれの中心点が表5に示した構造座標を有するものであること;および所定のポリペプチドから改変されているポリペプチドを合成すること、ただし、該改変型ポリペプチドは、所定のポリペプチド中の該α炭素と関連したR基とは異なる該9個のα炭素と関連したR基を1個以上有すること;を含んでなる、テルペンシンターゼの製造方法を特徴とする。前記合成工程は、該9個のα炭素に対応するアミノ酸1個以上のコード配列が所定のポリペプチド中に存在するアミノ酸とは異なるアミノ酸のコード配列で置換されている、所定のポリペプチドをコードする核酸を作製することを含む。所定のポリペプチドは例えば配列番号2、4、6,8、10、12、20、22,24、26、28、30、32,3440、42、44、46、48、50、52、54、56または58に示したポリペプチドのいずれか1つでありうる。本発明はまた、配列番号2の残基265~535に対して20以上の配列同一性を有する領域をもつ所定のポリペプチドにおいて、配列番号2の273、294、402、403、404、407、440、519および520位のアミノ酸残基とアライメントする9つの位置のアミノ酸残基を同定すること;および所定のポリペプチドから改変されているポリペプチドを合成すること;を含んでなる、テルペンシンターゼの使用方法を特徴とする。該新規のポリペプチドは、該9つの位置のうち1つ以上に、所定のポリペプチド中に存在するアミノ酸残基とは異なるアミノ酸残基を有することにより改変される。いくつかの実施形態において、前記同定工程は、配列番号2の270、273、294、297、298、402、403、404、407、440、516、519、520、525、527および528位のアミノ酸残基とアライメントする所定のポリペプチド中の16個のアミノ酸残基を同定することを含み、前記合成工程は、所定のポリペプチドから改変されているポリペプチドを合成することを含み、該改変型ポリペプチドが、該16の位置のうち1つ以上に、所定のポリペプチド中に存在するアミノ酸残基とは異なるアミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、前記同定工程は、配列番号2の270、273、294、297、298、376、401、402、403、404、407、440、444、516、519、520、525、527および528位のアミノ酸残基とアライメントする所定のポリペプチド中の19個のアミノ酸残基を同定することを含み、前記合成工程は、所定のポリペプチドから改変されているポリペプチドを合成することを含み、該改変型ポリペプチドが、該19の位置のうち1つ以上に、所定のポリペプチド中に存在するアミノ酸残基とは異なるアミノ酸残基を有する。前記合成工程は、同定されたアミノ酸残基のうち1個以上をコードする核酸中のコード配列が所定のポリペプチド中に存在するアミノ酸とは異なるアミノ酸をコードするコード配列で置換されている、所定のポリペプチドをコードする核酸を作製することを含む。所定のポリペプチドは例えば配列番号2、4、6,8、10、12、20、22,24、26、28、30、32,3440、42、44、46、48、50、52、54、56または58に示したポリペプチドのいずれか1つでありうる。前記方法はさらに、該改変型ポリペプチドとイソプレノイド基質とを、該基質が該ポリペプチドに結合するのに有効な条件下で接触させること;および該改変型ポリペプチドの、該イソプレノイド基質からの反応産物の生成を触媒する能力を測定すること;を含む。イソプレノイド基質はモノテルペン、セスキテルペン、またはジデルペンでありうる。本発明はまた、ポリペプチド類をコードする核酸分子の集団を作製することを含んでなる、テルペンシンターゼの製造方法を特徴とする。前記集団は、配列番号2の残基265~535に対して約20以上の配列同一性を有する所定のテルペンシンターゼのアミノ酸を特定する9つのコドンのうち1つ以上において相互に異なっているメンバーを含み、該9個のアミノ酸のα炭素は表6にÅで表した原子間距離の±23Åであるα炭素間の原子間距離を有し、該α炭素のそれぞれの中心点が半径23Åの球内に位置し、該球のそれぞれの中心点が表5に示した構造座標を有するものである。いくつかの実施形態において、前記コドンは所定のテルペンシンターゼの表1~2または3~4に記載のアミノ酸を特定する。該核酸集団の一部または全部を発現させてポリペプチドの集団を作製するようにする。該ポリペプチド集団の少なくとも1つのメンバーは変異型テルペンシンターゼである。前記発現工程は該核酸集団のinvitro転写およびinvitro翻訳を含むことができる。いくつかの実施形態において、前記発現工程は、該核酸集団のメンバーを発現ベクターにクローニングすること;該発現ベクターを宿主細胞に導入し、該宿主細胞においてクローニングした核酸集団メンバーを発現させて該ポリペプチドの集団を作製すること;を含みうる。所定のテルペンシンターゼポリペプチドはモノテルペンシンターゼ、セスキテルペンシンターゼ、またはジテルペンシンターゼでありうる。宿主細胞は原核細胞または真核細胞であり、例えば、細菌細胞、真菌細胞および動物細胞例:哺乳動物細胞または昆虫細胞が含まれる。また、宿主細胞は植物細胞であってもよく、例えば、Graminaceaeイネ科植物由来の細胞、Legumineaeマメ科植物由来の細胞、Solanaceaeナス科植物由来の細胞、Brassicaeaeアブラナ科植物由来の細胞、またはConifereae針葉樹類植物由来の細胞がある。本発明はまた、本明細書に記載のシンターゼをコードする核酸、および該核酸を含有する宿主細胞を特徴とする。本発明はまた、そのような核酸を含むトランスジェニック植物、またはそのような核酸を含むトランスジェニック動物細胞培養物を特徴とする。いくつかの実施形態において、本発明のシンターゼポリペプチドは、表5の座標を有する9個のα炭素原子該α炭素間の原子間距離は表6に示した距離の±23Åであるを含む活性部位を有するドメインを含んでなる。これらのα炭素原子は、三次元空間において、結合した基質または基質類似体の存在下または不在下でトリFPPシンターゼと構造的にアライメントする。別の実施形態において、本発明のシンターゼは、三次元空間において溶解状態または結晶形態で、かつ基質が結合したまたは結合していない状態で、Aspergillusawamoriのグリコシルヒドロラーゼのアミノ酸36~230、およびエンドグルカナーゼCellBのアミノ酸36~230からなる群より選択されるグリコシルヒドロラーゼ触媒コアとアライメントするアミノ酸残基を含む第1のドメイン、および三次元空間において、基質または基質類似体が活性部位に結合したまたは結合していない状態で、トリFPPシンターゼと構造的にアライメントするアミノ酸残基を含む第2のドメイン、を含むものである。第2のドメインは表1~2、3~4、または5~6の原子間距離および構造座標を有する9個、16個または19個のα炭素原子を含む活性部位を含んでなる。これらのα炭素原子にはイソプレノイド基質と直接または間接に相互作用しうるR基が結合されている。本発明はまた、触媒活性を有する変異型テルペンシンターゼの作製方法を特徴とする。この方法は、活性部位を有する触媒的に活性なテルペンシンターゼの結晶学的モデルを提供すること、および該モデルを用いて、所定のシンターゼに対して活性部位中の少なくとも1個のR基が改変されたテルペンシンターゼを設計すること、を含んでなる。本発明はまた、基質特異性が改変されているテルペンシンターゼ、該テルペンシンターゼの製造方法、およびその三次元構造の作製方法を特徴とする。本明細書に記載したものと同様のまたは等価の方法および材料を用いて本発明を実施することができるけれども、適当な方法および材料を以下に記載する。本明細書中で挙げた刊行物、特許出願、特許および他の文献はいずれもその全体を参照により本明細書中に組み入れるものとする。本発明の他の態様、実施形態、効果および特徴は本明細書から明らかになるであろう。実施例1変異型TEAS遺伝子の生成構築物の生成および発現全ての変異型酵素を、QuickChange方法により構築した。記載したもの以外は製造元の説明書に従った。突然変異は、DNA配列決定により確認し、所望の突然変異を含むプラスミドを使用してBL21発現細胞を形質転換した。タンパク質を発現させ、精製し、80°Cにて保存した。TEASW273S以下のプライマーを用いて、TEASpET28b鋳型からTEASW273S変異体を生成した:GTTGAATGCTACTTTTCGGCATTAGGAGTTTATおよびATAAACTCCTAATGCCGAAAAGTAGCATTCAAC。センス鎖およびアンチセンス鎖を別々の反応で生成したこと以外は、製造元の説明書に従って突然変異誘発を行った。それぞれについて、30サイクルの1分間のプラスミドコピー、55°Cでのアニーリング、および68°Cでの16分間の伸長を行った。二つの反応混合液を合わせ、95°Cまで25分間加熱し、室温まで冷却してから、DpnI処理に供した。TEASC440W.以下のプライマーを用いて、TEASpET28b鋳型からTEASC440W変異体を生成した:GCTAGTGTAATTATATGGCGAGTTATCGATGACおよびGTCATCGATAACTCGCCATATAATTACACTAGC。TEASW273SC440W.TEASC440Wの生成のために記載したプライマーを用いて、TEASW273SpET28b鋳型からTEASC440WW273S変異体を構築した。TEAS406407ランダムライブラリー.406位および407位にランダムなアミノ酸を有するTEAS変異体のライブラリーを生成するために、二つの50マイクロリットルQuickChange反応を、TEASpET28b鋳型および以下のプライマーを用いて行った:GCACTAGCAACTACCACATATTACNNSNNSGCGACAACATCGTATTTGGGCATG、およびCATGCCCAAATACGATGTTGTCGCSNNSNNGTAATATGTGGTAGTTGCTAGTGC。ここで、NはA、C、GまたはTを指し、SはCまたはGを指す。このヌクレオチド選択により、この反応は、406位および407位において可能性のあるアミノ酸の組合せの全てをコードするプライマーを含んでいた。アミノ酸間でコドンの数を変えるための調節は行わなかった。効率的な反応を確実にするために、かつ鋳型に対する野生型プライマーのハイブリダイゼーションの優先性を最小限にするために、プライマーを、上述した突然変異を生じるために使用されるプライマーよりも長くなるように設計した。さらに、それらを使用前にHPLC精製した。18サイクルのプラスミドコピーの後、反応液を2時間DpnIと共にインキュベートし、エタノール沈殿させ、5マイクロリットルの水に再溶解させた。大腸菌NovaBlue細胞の4つの40マイクロリットルアリコートのそれぞれに、15マイクロリットルの再溶解DNAをエレクトロポレートした。回収時間の後、細胞を、カナマイシンLB寒天プレート上にプレートした。新たに構築したプラスミドを発現細胞に移すために、4つのプレート全てからコロニーを掻き取り、液体LB培地中で37°Cにて8時間増殖させる8mL培養を開始するのに使用した。この培養物から精製されたプラスミドを、20マイクロリットルのコンピテントBL21細胞を形質転換するのに使用した。構築物の保存のために、個々のコロニーを用いて、96ウェル培養プレート中のカナマイシンを含有する100マイクロリットルのLB培地に播種した。A600が約1に達するまで細胞を37°Cで増殖させ、100マイクロリットルの30グリセロールのLB溶液を添加し、プレートを80°Cにて冷凍した。ランダムに選択したコロニーを、いくつかのコロニーの個々のグリセロールストックから増殖させ、プラスミドを配列決定のために抽出した。約30パーセントのコロニーが野生型であることが分かった。TEAS406407変異型遺伝子およびタンパク質のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は配列番号11および12に示す。TEASY520F.配列番号2の520位にあるチロシン残基を、上述したものと同様に、プライマーを用いた部位特異的突然変異誘発によりフェニルアラニン残基に変えた。Y520Fのために、TATコドンをTTCに変えた。変異型遺伝子のヌクレオチド配列を配列番号5に示す。TEASY527F.配列番号2の527位にあるチロシン残基を、上述したものと同様に、プライマーを用いた部位特異的突然変異誘発によりフェニルアラニン残基に変えた。Y527Fのために、TEASアミノ酸配列の527位にあるTACコドンをTTCに変えた。変異型TEASY527F遺伝子のヌクレオチド配列を配列番号7に示す。TEASW273E.配列番号2の273位にあるトリプトファン残基を、上述したものと同様に、プライマーを用いた部位特異的突然変異誘発によりフェニルアラニン残基に変えた。W273Eのために、TEASアミノ酸配列の273位にあるTGGコドンをGAGに変えた。変異型遺伝子のヌクレオチド配列を配列番号3に示す。実施例2シンターゼポリペプチドの発現および単離特に記載しない限り、変異型および非変異型TEASタンパク質は、大腸菌において発現させ、金属キレート化、陰イオン交換およびゲル濾過クロマトグラフィーにより精製した。ベクターpET28b中のTEASおよび変異型TEASタンパク質の構築物を、大腸菌細胞で発現させた。これらの酵素の典型的なタンパク質調製のために、プラスミド構築物を含む大腸菌株BL21細胞を、4×1LTB培地において37°CにてA600=10まで増殖した。温度を22°Cにまで下げ、IPTGを最終濃度が01mMになるまで添加して、タンパク質発現を誘導した。15~20時間後、遠心分離により細胞を回収し、1gの細胞当たり5mLの緩衝液Aに再懸濁し、4°Cにて05時間攪拌した。次いで、超音波により細胞を溶解し、得られた溶解物を82000×gにて07時間遠心分離した。タンパク質を含む上清を、緩衝液A中で平衡させた2~3mLNi2キレート化ヒスチジンアフィニティーカラムにかけ、溶出液のA280が基線に戻るまでカラムを追加の緩衝液Aで洗浄した。次いで、タンパク質を20~200mMイミダゾール勾配の緩衝液Aで溶出した。タンパク質含有画分をプールし、緩衝液Bに対して透析し、8mLMonoQ陽イオン交換カラムにかけた。カラムを20カラム容量の緩衝液Bで洗浄し、0~500mMNaCl勾配の緩衝液Bでタンパク質を溶出した。得られたタンパク質を、50mMTris、100mMNaCl、5mMMgCl2、1mMDTT、pH80中で、Superdex200カラム上でのゲル濾過によりさらに精製した。次いで、精製タンパク質を、5mMTris、5mMNaCl、1mMDTT、pH8.0に対して透析し、18~22mgmLまで濃縮し、必要になるまで100μLアリコートで80°Cにて保存した。実施例3シンターゼポリペプチドの結晶化および構造解析結晶成長およびマイクロ播種:全ての結晶化の試みを、懸滴気化拡散方法により行った。濃縮タンパク質を、プラスチックカバースリップ上で、等容量の貯蔵溶液と混合した。次に、05~10mLの貯蔵溶液を含むプラスチックの24ウェル組織培養プレートのウェル上でカバースリップを反転させ、ウェルとカバースリップとの間を真空グリースの層で密封した。プレートを4°Cでインキュベートし、その間、気化拡散により懸滴中のタンパク質濃度を徐々に高めた。様々な沈殿剤および添加塩を含むpHが45~9の範囲の約300の異なる貯蔵溶液を、TEASの結晶化についてアッセイした。TEASは、15PEG8000、100mMMOPSO、200mM酢酸マグネシウム、1mMDTT、pH69~73の貯蔵溶液で結晶化した。マイクロ播種のために、既存の結晶を数μLの沈殿剤溶液中で破砕し、50マイクロリットルにまで希釈した。大きい粒子を除去するための初期遠心分離の後、懸濁液を追加の沈殿剤溶液で連続希釈し、少容量の希釈種ストックをそれぞれの新しい結晶化小滴に添加した。マクロ播種のために、既に早い速度で成長していない結晶を、2~3滴の貯蔵溶液に連続的に通すことにより濯いだ。次に、結晶を、タンパク質および貯蔵溶液を含む新しい小滴に移し、初期成長時のように貯蔵溶液に対して平衡させた。個々の結晶は、内部順序の程度が異なった。場合によっては、いくつかの結晶をスクリーニングして、低いモザイク度でよく回折した結晶を同定した。データ回収:データを回収する前に、結晶を、結晶に浸透させる化合物を含む貯蔵溶液の小滴、または貯蔵溶液に移した。次いで、少容量の凍結保護物質溶液を小滴に添加した。短い平衡時間の後、結晶を、浸透させる化合物を添加した凍結保護物質の小滴、または凍結保護物質に移した。さらに追加の短い平衡時間の後、結晶をナイロンループ上に取り上げ、冷窒素ガスの流れの中でデータ回収を速やかに開始した。TEAS結晶は、正方晶空間グループP41212は結晶により数オングストローム変動するが、平均してa=126Å、c=122Åであるに属していた。非複合化TEAS構造を、2mMFHPの存在下で成長させた結晶から回収したデータに対して、初め28Åにまで精製した。活性部位における電子密度により、FHP、ACおよびJKループ、ならびにNH2末端にある9つの追加の残基の明確なモデリングが可能であった。精製したTEASFHPモデルは、残基17~548、3つのMg2イオン、150の水分子、ならびに1つのFHP分子から構成されていた。結合基質の存在下におけるTEASの三次元座標を表10に示す。FHPの不在下でのTEASの三次元座標を表11に示す。トリフルオロファルネシルジホスフェートにより複合化されたTEASの結晶も調製した。これらの結晶において、上手く秩序をなしたジホスフェート結合ポケットも観察した。ACループおよびNH2末端セグメントは、はっきりとした電子密度を示した。ACループを活性部位に向かって中継したtranslateところ、F3FPPのジホスフェート部分について強力な電子密度が存在した。しかし、疎水性ポケットは、フレキシブルなままであった。JKループおよびF3FPPのファルネシル部分は無秩序であった。SwissModelプログラムBiochemSocTrans24274279、ならびにGuexNおよびPeitschMC1997Electrophoresis1827142723のSwissPDBビューアーインターフェースを用いて、相同性モデルを作成し、エネルギーを最小化した。VOIDOOにより活性部位容量を計算した。閉鎖した活性部位空洞を作るために、モデル化されたTEASシクラーゼ反応から得た、エネルギーを最小化されたジホスフェート部分を、TEASD301に等価な残基に追加した。TEASW273S結晶構造.FHPの存在下で2つのTEASW273S構造を、異なる結晶から決定した。両方の結晶とも、タンパク質全体の残基についてはっきりとした主鎖および側鎖密度が明確であることから、上手く秩序をなしているように思われた。両方の結晶から得た、初期差電子密度地図から、W273S突然変異がすぐに分かった。2つの結晶をW273S1およびW273S2と命名した。各構造において、活性部位を囲むループを秩序付け、閉鎖活性部位ポケットを得た。各構造におけるACループを活性部位に向かって中継し、野生型TEASFHP複合体で見られるような外枠の一部を形成した。しかし、W273S1のJKループが、野生型TEASFHP複合体で観察されるものと同じコンホメーションをとるのに対して、W273S2中の同じループは異なるコンホメーションをとっていた。JKループのこのコンホメーションでは、Tyr527が、残基273の側鎖から離れていた。さらに、Tyr520およびAsp525は、Asp444の側鎖と離れて位置していた。JKループ、Arg266、およびN末端ループの間で先に観察された水素結合も、W273S2構造において欠けていた。W273S2コンホメーションは、W273S突然変異の結果とは思われなかった。なぜなら、これは、エピアリストロケン擬態デオキシカプシジオールが浸透した野生型TEAS結晶においても、この構造におけるデオキシカプシジオールについて電子密度が容易に明確でなかったという事実にも関わらず、観察されたからである。さらに、TEAS活性部位ループは、結晶接触から離れており、それらのコンホメーションは、結晶パッケージングの人為結果であるとは思われなかった。TEAS反応の種々の段階において、酵素のJKループが異なる明確なコンホメーション中に存在し、これらの結晶構造のそれぞれが異なるコンホメーション像を獲得することが可能である。両方のW273S構造において、Arg266以外の残基、およびJKループ上の残基は、野生型TEASで見られるコンホメーションから有意な再配列を経ていなかった。各W273S結晶構造において、活性部位における電子密度から、基質擬態FHPが複数のコンホメーションで結合することが示唆された。この密度のいくつかの領域は、変異型活性部位において結合した水分子を表している可能性がある。変異型活性部位における水分子の存在は、TEASW273Sが複数の水酸化テルペノイド反応産物を生じるという観察と一致する。各W273結晶構造におけるFHP電子密度は、FHPが、野生型TEASFHP複合体におけるより緊密に折り畳まれたFHPコンホメーションと比べて、W273S構造においてより広がったコンホメーションで存在することを示唆するのに十分であった。W273Sの活性部位が、FHPの複数のコンホメーションと結合するという観察は、W273SがFPPを複数のテルペノイド炭化水素産物に変換するという事実と一致する。TEASC440WW273S:TEASC440WW273Sを、野生型TEASと同じ条件下で結晶化した。03mmの結晶を、ファルネシルヒドロキシホスフェートで飽和させた貯蔵溶液に20分間浸せきした。野生型TEASについて記載した凍結保護およびフラッシュ冷凍の後、CuKα放射を用いて実験ソースからデータを回収した。非複合化TEASの出発モデルを、水およびマグネシウムを除去し、ソフトウェアプログラムXPLORの剛体モジュールを有する変異体データに対して配置した。バルク溶剤モデリングでの配置的および制約的b因子精製の繰返しもXPLORで行った。この際、ソフトウェアプログラムOで手動モデル成形および調節を行った。CNSプログラムを使用したさらなる精製および地図計算の繰返しにより、有意に改善された地図を得た。この改善はバルク溶剤モデリングが改善されたためだと思われた。TEASC440W:結晶の核形成がより遅く、全体的により小さかったこと以外は、野生型TEASと同じ条件下でTEASC440Wを結晶化した。変異型結晶を、フラッシュ冷凍、およびSSRLビーム線71でのデータ回収の前に、FHPに飽和させた貯蔵溶液中に6時間浸せきした。TEASFHPの出発モデルは、水分子、リガンド、および配列番号2の残基523532を除去され、XPLORの剛体モジュールを有するデータに対して配置した。バルク溶剤での配置的および制約的b因子精製、ならびに全体的異方性温度因子モデリングの繰返しもXPLORで行い、ソフトウェアプログラムOで手動モデル成形および調節を行った。二重変異体の場合、電子密度地図は、CNSでの精製および地図計算の後では有意に改善されていた。実施例4テルペンシンターゼ酵素アッセイVogeliおよびChappellPlantPhysiol941860ならびにVogeliらPlantPhysiol93182に記載されたアッセイに基づき、シンターゼ活性のアッセイを行った。一般に、放射性標識3Hまたは14C基質を、マグネシウム塩の緩衝化溶液特に他のものが記載されない限り200mMTrispH850mM塩化マグネシウム、1mMDTT中で室温にて酵素と共にインキュベートした後、炭化水素生成物をヘキサン等の有機溶媒中に選択的に抽出した。このヘキサン抽出物を一般にシリカゲルで処理して、基質の非酵素的加水分解により生成されたプレニルアルコールおよび他の含酸素化合物これらはヘキサン中に非効率的に分配されるpartitionを除去した。このヘキサン相の中に存在する炭化水素生成物をシンチレーションカウンターにより定量した。次により極性の高い有機溶媒酢酸エチル等により時折抽出を行った。含酸素化合物は酢酸エチルタイプの溶媒中により効率的に分配される。この酢酸エチル相中に存在する化合物もシンチレーションカウンターにより定量した。典型的な基質濃度の範囲は01ナノモル~100μモルとした。幾つかのアッセイでは、基質の放射性標識を行わなかった。反応は一般に各基質濃度毎に3回行った。タンパク質濃度は、Bradford法により測定した。静止状態の動力学パラメータを測定するために、酵素濃度は、反応過程を通じて経時的生成物生成量が直線となるように選択した。ジテルペンシンターゼのアッセイは、典型的には、3HゲラニルゲラニルジホスフェートGGPPおよび酵素を含む250mMTris10mM塩化マグネシウム1mMDTTpH80を用いて行った。セスキテルペンシンターゼアッセイは、典型的には、14Cまたは3HFPPおよび酵素を含む100mMTris30mM塩化マグネシウム1mMDTTpH80を用いて行った。モノテルペンシンターゼアッセイは、典型的には、3HGPPおよび酵素を用いて行った。タンパク質によるGPPの非特異的結合についての対照として、酵素ではなくBSAを用いて全く同じ反応を設定した。AgTLCによる野生型および突然変異型のTEAS酵素の生成物分析:テルペノイド炭化水素生成物は、通常のプレートもしくは逆相プレート上での薄層クロマトグラフィーによっては容易に分離されないが、はじめにシリカプレートを硝酸銀で処理する銀染色TLCによってある程度は分離することができる。本明細書中に記載されるAgTLCは、BackらArchBiochemBiophys315527によって記載された手法に概ね従って行った。シリカTLCプレートを15硝酸銀水溶液に浸した後、110°Cで3~5時間乾燥した。トリチウム酵素生成物溶媒抽出物をスポッティングした後、プレートをベンゼン:ヘキサン:酢酸エチル50:50:1体積比中で発色させ、En3HanceNEN蛍光間接撮影用スプレーを噴きつけ、フィルム上に載せて、数日~数週間の間露光した。TLCプレートの硝酸銀処理により蛍光間接撮影用試薬の蛍光が抑制されるようであったので、一般に長時間露光する必要があった。或いは、蛍光間接撮影用スプレーを使用せずに14Cで標識した生成物を1~2日後に検出した。実施例5TEASW273Sの活性TEASW273Sのジテルペンシンターゼ活性:TEASW273S酵素および放射性標識GGPPを上記のようにインキュベートし、ヘキサンで炭化水素生成物を抽出した。次に含酸素生成物を酢酸エチルで抽出した。野生型TEASを用いた反応で定量した結果は、緩衝液のみを用いた反応のものよりも低かった。一方、TEASW273Sの定量結果は、ヘキサン抽出および酢酸エチル抽出の両方において非常に高かった。W273SによりGGPPから形成された炭化水素生成物は、酸により触媒されたGGPPからのジホスフェートの減少によって生成された生成物とは異なるものであった。図3を参照されたい。TEASW273Sのセスキテルペンシンターゼ活性:精製されたTEASW273S突然変異体によるFPP代謝回転の生成物を、銀染色薄層クロマトグラフィーAgTLCによって分析した。主な反応生成物の1つはAgTLCによるRfが07であり、これは、5エピアリストロケンRf=078およびベティスピラジエンvetispiradieneRf063のいずれとも異なるものであった。図4を参照されたい。予備GCMSデータは、TEASW273SによるFPP代謝回転からのヘキサン抽出物が少なくとも4つのテルペン炭化水素を含み、質量スペクトルが5エピアリストロケンまたはベティスピラジエンと異なることを示した。これらの生成物のうちの1つは、ゲルマクレンgermacreneAと似た質量スペクトルを有していた。実施例6TEASC440WW273Sの活性TEASC440WW273Sのジテルペンシンターゼ活性:突然変異型TEASC440WW273Sタンパク質は、440位にトリプトファン残基および273位にセリン残基を含む。05μモル3HGGPP様々な濃度の非標識GGPPEchelonおよび酵素を用い、GGPPを用いてアッセイを行った。反応物を室温にて60分間インキュベートした。TEASC440W273S突然変異型タンパク質は、GGPPをヘキサン抽出可能生成物に変換したが、野生型酵素はこの変換を行わなかった。これらの結果は、その生成物のプロフィールが野生型TEASに比べて変化したことを示した。二重突然変異体によるGGPP代謝回転のヘキサン抽出可能生成物を、AgTLCにより分析した。この生成物は、加水分解生成物であるゲラニルゲラニオールRf00とは異なる2種Rf011および028を含んでいた。TEASC440WW273SによりGGPPから生成された生成物が加水分解生成物ゲラニルゲラニオールではないことを証明するために、サンプルをAgTLCにより分析した。100μlの緩衝液中に3HGGPP5μmおよび酵素40μmを含む反応を、室温にて一晩インキュベートした。対照として、3HGGPPを反応緩衝液のみの中、およびpH15に調節した反応緩衝液の中で、インキュベートした。酵素的反応物および対照反応物を両方ともヘキサンで抽出し、銀染色TLCプレート上にスポッティングし、上記のように現像および露光を行った。図3に示す結果は、TEASC440WW273Sにより形成された生成物が、ゲラニルゲラニルジホスフェートの非酵素的分解により生成されたものと異なっていたことを示すものであった。TEASC440WW273Sのセスキテルペンシンターゼ活性14CFPP9μmおよび酵素160μmを含む反応緩衝液20μlを用い、基質としてFPPを用いて反応を行った。室温にて30分間インキュベートした後、TEASC440WW273Sによって作製された生成物をAgTLCにより分析した。この二重突然変異体の生成物のプロフィールは、TEASW273Sのものと似ており、それに更にRfが057である主な生成物が加わった。この新しい生成物は、5エピアリストロケンおよびベティスピラジエンの何れとも異なるものであった。他の幾つかの生成物も形成され、そのうちの多くは銀染色TLCの際にゆっくり移動した。図4を参照されたい。実施例7TEASC440Wの活性TEASC440Wのジテルペンシンターゼ活性:TEASC440Wを用いた酵素アッセイを、実施例6に記載したように実施した。図3に示すように、160μmの酵素および9μmの放射性標識GGPP体積20μlと共に室温にて一晩インキュベートした後、AgTLCによってヘキサン抽出可能生成物は検出されなかった。TEASC440Wのセスキテルペンシンターゼ活性:精製したTEASC440Wによる放射性標識から作製された生成物のAgTLC分析により、少なくとも1つの主なテルペノイド炭化水素生成物Rf063の形成が検出され、これは5エピアリストロケンRf078およびベティスピラジエンとは異なるものであった。AgTLCでの反応生成物のプロフィールを図4に示す。少量の低速移動生成物Rf0~009も形成された。TEASC440Wテルペノイド炭化水素反応生成物のヘキサン抽出物のGCMS分析により、この突然変異体が、単一の主なセスキテルペン炭化水素生成物および少数のマイナーなヒドロキシル化生成物を形成したことが確認された。この主な生成物の質量スペクトルは、スピロ環状化合物ヒネセンhineseneの公表されている質量スペクトルに非常に近かった。ヒネセンは、C3メチル基の立体化学構造がベティスピラジエンと異なる。実施例8TEASW273Eの活性TEASW273Eのセスキテルペンシンターゼ活性:基質としてFPPを用いてTEASW273Eにより作製された生成物を測定する反応を、放射性標識したFPPを用いて本質的には上記のように行った。これらの結果は、5エピアリストロケン以外に少なくとも1つの生成物が形成されたことを示した。また該結果は、FPPによるTEASのアルキル化が起こったことも示した。このアルキル化は、反応混合物中のMgCl2の存在に依存するものであった。対照実験において、煮沸したW273ETEAS、ならびに野生型TEASおよびBSAは、アルキル化されなかった。これらの結果は、アルキル化が273位で起こったこと、および273位のアミノ酸残基はこの活性部位の一部であることを示す。実施例9TEASY520Fの活性TEASY520Fのセスキテルペンシンターゼ活性:放射性標識したFPPおよびTEASY520F酵素を用いた反応を、本質的には上記のように行った。反応生成物をAgTLCおよびGCMSにより分析した。TEASY520F反応の主な生成物は、基準ゲルマクレンAauthenticgermacreneAと同じGC保持時間および質量スペクトルを有していた。この生成物のGC保持時間および質量スペクトルは、5エピアリストロケンとは異なっていた。実施例10TEASY527Fの活性TEASY527Fの酵素活性:大腸菌細胞中における発現を誘導し、該細胞を音波で破砕して、TEASY527F酵素の粗抽出物を作成した。この音波破砕物を透明化し、上清を酵素アッセイに使用した。基質としてGPPを用いたアッセイでは、生成物は観察されなかった。このことは、TEASY527Fが、モノテルペンシンターゼ活性を持たないことを示す。基質としてFPPを用いて反応生成物を得た。これらの生成物のAgTLCによる分析は、5エピアリストロケン以外の生成物がTEASY527F酵素により生成されたことを示した。実施例11テルペンシンターゼ配列のアラインメントBLOSUM62スコアリングマトリックス、ギャップ開始値=11、ギャップ延長値=1、Xドロップオフ値=50、期待値=10、文字列の長さ=3を用い、およびコンプレキシティーの低い配列のフィルタリングを行わずに、BLASTpプログラムNCBIを用いて、TEAS一次アミノ酸配列配列番号2の残基265~535を、リモネンシンターゼの全長アミノ酸配列配列番号22とアライメントさせた。表12に示すアラインメントプログラムの出力は、TEAS配列の残基527と残基528アラインメント出力において263および264の番号を付してあるとの間にギャップを含んでいた。残基321、324、345、348、349、427、452、453、454、455、458、492、496、569、572、573、577、579および580は、19TEAS残基と最も好適なアラインメントを有するものとして選択した。TEASに見られる構造的アスペクトの空間的な配向即ち図1および表10に示すαヘリックス、βシートおよびループなどを維持するために、リモネンシクラーゼの残基583ではなく残基580を、TEASの残基528とアライメントするものとして選択した。BLOSUM62スコアリングマトリックス、ギャップ開始値=11、ギャップ延長値=1、Xドロップオフ値=50、期待値=10、文字列の長さ=3を用い、およびコンプレキシティーの低い配列のフィルタリングを行わずに、BLASTpプログラムNCBIを用いて、配列番号44のタキサジエンtaxadiene一次アミノ酸配列の残基579~847を含む領域を、ボルニルジホスフェートシンターゼの全長アミノ酸配列配列番号26とアライメントさせた。表13に示すアラインメントプログラムの出力は、ボルニルジホスフェートシンターゼ配列の残基453と残基454との間にギャップを含んでいた。ボルニルジホスフェートシンターゼの残基321、324、344、347、348、426、451、452、453、454、457、492、496、568、571、572、576、578および579は、配列番号44の検索領域配列の残基584、587、606、609、610、688、713、714、715、716、719、753、757、831、834、835、839、841および842と最も好適なアラインメントを有するものとして選択した。タキサジエンシンターゼ中に存在すると思われる構造的アスペクトの空間的な配向即ち図1および表10に示すαヘリックス、βシートおよびループなどを維持するために、ボルニルジホスフェートシンターゼの残基453および454を、タキサジエンシンターゼの残基715および716とアライメントするものとして選択した。BLOSUM50スコアリングマトリックス、ギャップ開始値=13、ギャップ延長値=2、Xドロップオフ値=50、期待値=10、文字列の長さ=3を用い、およびコンプレキシティーの低い配列のフィルタリングを行わずに、BLASTpプログラムNCBIを用いて、TEAS一次アミノ酸配列配列番号2の残基265~535を、δセリネンシンターゼの全長アミノ酸配列配列番号48とアライメントさせた。アラインメントプログラムの出力を表14に示す。配列番号48の残基300、303、324、327、328、406、431、432、433、434、437、471、475、548、551、552、556、558および559を、配列番号2の残基270、273、294、297、298、376、401、402、403、404、407、440、444、516、519、520、525、527および528と最も好適なアラインメントを有するものとして選択した。BLOSUM62スコアリングマトリックス、ギャップ開始値=11、ギャップ延長値=1、Xドロップオフ値=50、期待値=10、文字列の長さ=3を用い、およびコンプレキシティーの低い配列のフィルタリングを行わずに、BLASTpプログラムNCBIを用いて、γフムレンシンターゼの一次アミノ酸配列配列番号50の残基307~593を、アビエタジエンabietadieneシンターゼの全長アミノ酸配列配列番号56とアライメントさせた。アラインメントプログラムの出力を表15に示す。ジテルペンシンターゼ配列番号56の残基590、593、614、617、618、696、721、722、723、724、727、761、765、837、840、841、845、847および848を、セスキテルペンシンターゼ検索配列配列番号50の残基312、315、336、339、340、419、444、445、446、447、450、484、488、562、565、566、570、572および573と最も好適なアラインメントを有するものとして選択した。実施例12新規なモノテルペンシンターゼ遺伝子の作成ピネンシンターゼをコードするDNA配列配列番号20を用いて、突然変異型ピネンシンターゼ遺伝子のライブラリーを構築する。以下の9個のアミノ酸残基:L、C、C、G、H、S、L、GおよびY配列番号20の351位、372位、480位、481位、482位、485位、519位、600位および601位に対応するのうちの1個以上をコードするヌクレオチドにランダム突然変異を導入する。幾つかの場合では、ピネンシンターゼのコード配列を、配列番号20のY、I、T、F、D、YおよびSの位置に対応するアミノ酸残基348、375、376、597、605、607および608のうちの1個以上をコードするヌクレオチドにランダム突然変異を導入する。ピネンシンターゼのコード配列に時々、以下のアミノ酸残基Y、SおよびG配列番号20の454位、479位および523位に対応するのうちの1個以上をコードするヌクレオチドで突然変異させる。幾つかの場合では、上記9個の残基をコードするヌクレオチドにおける突然変異に加えて、さらにこれらの10個の位置における突然変異を起こす。他の場合では、上記9個の残基に突然変異を導入せずに、これらの10個の位置で突然変異を起こす。ピネンシンターゼのコード配列DNAをpET28bベクター中に挿入し、QuickChange登録商標法を用い、TEAS406407ランダムライブラリについて実施例1で記載したものと同様のプロトコールに従って、突然変異誘発mutagenizeする。突然変異を生じさせるために使用するプライマーを、ランダム突然変異体を作製するために、NまたはSを所望のコドン中のヌクレオチドとして用いて、実施例1に記載したように合成する。上記19個のピネンシンターゼアミノ酸残基のうちの1個以上における特異的突然変異は、TEASについて実施例1で記載したものと同様のプロトコールを用いて部位特異的突然変異誘発法により行う。所望の突然変異体を作成するために、突然変異させるべきコドン中に特定のA、T、CまたはG置換を有するプライマーを作製する。他のモノテルペンシンターゼ例えばリモネンシンターゼ配列番号22または58、ミルセンシンターゼ配列番号30、サビネンシンターゼ配列番号54、18シネオールcineoleシンターゼ配列番号24、およびボルニルジホスフェートシンターゼ配列番号26のアミノ酸残基であって、その残基のα炭素が表1~6に記載した原子間距離および構造座標を有するアミノ酸残基を改変するために、上記方法と同じ方法で、ランダムおよびまたは特異的突然変異を調製する。実施例13新規なセスキテルペンシンターゼ遺伝子の作成カジネンシンターゼをコードするDNA配列配列番号33を用いて突然変異型カジネンシンターゼのライブラリーを構築する。以下の9個のアミノ酸残基:W、I、S、G、Y、L、C、LおよびY配列番号33によりコードされるアミノ酸残基280、301、409、410、411、414、448、527および528に対応するのうちの1個以上をコードするヌクレオチドにランダム突然変異を導入する。幾つかの場合では、カジネンシンターゼのコード配列を、配列番号33によりコードされるアミノ酸残基277、304、305、524、532、534および535に対応するアミノ酸残基G、A、S、M、D、YおよびTのうちの1個以上をコードするヌクレオチドで突然変異させる。さらに、カジネンシンターゼのコード配列を時々、アミノ酸残基383、408および452配列番号33によりコードされるアミノ酸Y、TおよびDに対応するのうちの1個以上をコードするヌクレオチドで突然変異させる。幾つかの場合では、上記9個の残基における突然変異に加えてさらにこれら10個の突然変異を起こす。他の場合では、上記9個の残基に突然変異を導入せずに、これら10個の残基における突然変異を作製する。カジネンシンターゼのコード配列を、pET28bベクター中でQuickChange登録商標法を用いて、TEAS406407ランダムライブラリについて実施例1で記載したものと同様のプロトコールに従って、突然変異させる。突然変異を生じさせるために使用するプライマーを、実施例11に記載したように合成する。上記カジネンシンターゼアミノ酸残基のうちの1個以上における特異的突然変異は、TEASについて実施例1で記載したものと同様のプロトコールを用いて部位特異的突然変異誘発法により行う。他のセスキテルペンシンターゼ例えばベティスピラジエンシンターゼ配列番号32、ゲルマクレンCシンターゼ配列番号52、Eαビスアボレンbisaboleneシンターゼ配列番号46、γフムレンシンターゼ配列番号50、δセリネンシンターゼ配列番号48、ebファルネセンシンターゼ配列番号28中のアミノ酸残基であって、その残基のα炭素が表1~6に記載した原子間距離および構造座標を有するアミノ酸残基を改変するために、上記方法と同じ方法で、ランダムおよびまたは特異的突然変異を調製する。実施例14新規なジテルペンシンターゼ遺伝子の作製アビエタジエンシンターゼをコードするDNA配列配列番号56を用いて突然変異型アビエタジエンシンターゼのライブラリーを構築する。以下の9個のアミノ酸残基:S、S、I、A、L、V、G、FおよびY配列番号56の593位、614位、722位、723位、724位、727位、761位、840位および841位に対応するのうちの1個以上をコードするヌクレオチドにランダム突然変異を導入する。幾つかの場合では、アビエタジエンシンターゼのコード配列を、配列番号56の590位、617位、618位、837位、845位、847位および848位に対応するアミノ酸残基I、S、T、M、D、LおよびTのうちの1個以上をコードするヌクレオチドで突然変異させる。アビエタジエンシンターゼのコード配列を時々、アミノ酸残基Y、SおよびN配列番号56の696位、721位および765位に対応するのうちの1個以上をコードするヌクレオチドで突然変異させる。幾つかの場合では、上記9個の残基における突然変異に加えてさらにこれらの突然変異を起こす。他の場合では、上記9つの残基に突然変異を導入せずに、これらの10個の残基で突然変異を起こす。アビエタジエンシンターゼのコード配列をpET28bベクター中でQuickChange登録商標法を用いて、TEAS406407ランダムライブラリについて実施例1で記載したものと同様のプロトコールに従って、突然変異させる。突然変異を生じさせるために使用するプライマーは、実施例11に記載したように合成する。上記アビエタジエンシンターゼアミノ酸残基のうちの1個以上における特異的突然変異は、TEASについて実施例1で記載したものと同様のプロトコールを用いて部位特異的突然変異誘発法により行う。他のジテルペンシンターゼ例えばカスベンcasbeneシンターゼ配列番号42およびタキサジエンシンターゼ配列番号44等中のアミノ酸残基であって、その残基のα炭素が表1~6に記載した原子間距離および構造座標を有するアミノ酸残基を改変するために、上記方法と同じ方法で、ランダムおよびまたは特異的突然変異を調製する。実施例15昆虫、哺乳動物および細菌細胞中での突然変異型シンターゼの発現バキュロウイルス発現ベクターを用いて、実施例12、13およびまたは14の突然変異型シンターゼをコードする核酸を含む構築物を、昆虫スポドプテラフルギペルダSpoodopterafrugiperdaの培養細胞中に導入する。該遺伝子の発現後、この突然変異型酵素を各クローンから単離および精製する。SV40プロモーターを有する発現ベクターを用いて、実施例12、13およびまたは14の突然変異型シンターゼをコードする核酸を含む構築物を、培養したHeLa細胞中に導入する。該遺伝子の発現後、この突然変異型酵素を各クローンから単離および精製する。実施例1で記載したようにプラスミドベクターを用いて、実施例12、13およびまたは14の突然変異型シンターゼをコードする核酸を含む構築物を、大腸菌BL21中に導入する。この突然変異型遺伝子の発現後、実施例2に記載されたようにこの突然変異型酵素を各クローンから単離および精製する。他の実施形態特に記載していないが、当業者であれば、本明細書中に記載および例示した様々な特定の実施形態がいずれも、これらの特定の実施形態以外の特徴を持つようにさらに修正することができることが分かるであろう。本発明は、その詳細な説明に関連して記載したが、前記記載は、特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を例示するためのものであって、これを限定するものではない。他の態様、利点および変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。"