丹参酮生物合成途径研究取得新进展

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植物源萜类合成生物学研究获进展 本报讯日前,由中科院大连化物所研究员赵宗保带领的团队,在植物源萜类化合物的合成生物学研究方向获进展,相关结果在线发表于美国《国家科学院院刊》。植物源萜类化合物具有广泛的生物活性,但其依赖植物体的传统生产方式是目前推广应用的瓶颈之一。为改变这一状况,研究人员采用合成生物学策略,创制微生物细胞工厂,为植物源萜类化合物降低成本并持续供给先进技术。丹参酮为我国传统中药丹参的主要脂溶性活性成分,属于松香烷类去甲二萜化合物。赵宗保团队与中医科学院中药资源中心研究员黄璐琦课题组合作,前期构建了高产丹参酮合成前体次丹参酮二烯的酵母工程菌株,并通过基因表达和体外酶活性筛选,催化转化次丹参酮二烯生成铁锈醇。利用前期建立的模块途径工程策略快速组装代谢途径,赵宗保等构建酵母工程菌,优化前体供给、细胞色素还原酶匹配和宿主选择等因素,摇瓶培养条件下铁锈醇产量达到10毫克/升。此外,美国爱荷华州立大学教授Reuben J.Peters课题组利用植物发状根培养和碳同位素标记技术,确定了次丹参酮二烯在丹参酮生物合成中的作用。专家认为,该研究为丹参酮相关基因发掘、生物合成途径解析和微生物生产奠定了基础。《中国科学报》 (2013-08-07 第4版 综合)更多阅读*PNAS*发表论文摘要

12月18日,中国中医科学院中药资源中心黄璐琦院士带领的功能基因研究团队和中科院大连化学物理研究所赵宗保研究员带领的生物质高效转化研究团队合作, 在植物源萜类化合物的生物合成途径研究方向取得新进展,相关结果在线发表于《New Phytologist》

植物源萜类化合物具有广泛的生物活性,依赖于植物体的传统生产方式是目前推广应用的瓶颈之一,而依赖于生物合成途径解析的代谢工程和合成生物学是改变这一现状的有效方式。丹参酮属于松香烷型二萜化合物,是我国传统中药丹参的主要脂溶性活性成分,具有抗菌、抗氧化、抗炎、抗肿瘤等活性。前期,黄璐琦院士课题组与大连化学物理研究所赵宗保研究员课题组、美国Iowa State University的Reuben J. Peters教授课题组、中科院遗传与发育生物学研究所王秀杰研究员课题组、中科院上海辰山植物科学研究中心陈晓亚院士课题组、中科院天津工业生物技术研究所张学礼研究员课题组等合作,发现了催化生成丹参酮基本碳骨架-次丹参酮二烯的两个萜类合酶(Org Lett, 2009, 11(22): 5170),构建了高产次丹参酮二烯的酵母工程菌株(J Am Chem Soc, 2012, 134(6): 3234; Biotechnol Bioeng, 2012, 109(11): 2845),并利用C-13同位素标记技术,确定了该碳骨架结构在丹参酮生物合成中的作用,在此基础上又发现了催化次丹参酮二烯生成代谢中间产物铁锈醇的关键酶基因-CYP76AH1,并构建了高产铁锈醇的酵母工程菌(Proc Natl Acad Sci U S A, 2013, 110(29): 12108.)。

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