利用Red/ET DNA重组工程改造蛋白酶体抑制剂syrbactins生物合成途径开发抗肿瘤药物

批准号:
31670097
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
张友明
依托单位:
学科分类:
C2102.合成生物学与生物改造技术
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李爱英、王海龙、李振、李晓晨、宋超逸、贾若男、郑文韬、侯宇
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中文摘要
蛋白酶体因可调控细胞周期和细胞凋亡成为抗肿瘤药物筛选的重要靶标。微生物来源的syrbactins家族化合物是蛋白酶体抑制剂,结构新颖,具有抗肿瘤新药研发的巨大潜力;其生物合成的模块化组装方式为利用合成生物学技术进行抗肿瘤药物优化提供便利。本项目立足于理性设计和改造syrbactins的生物合成途径,实现化合物的构效优化:在进一步发掘syrbactins生物合成基因资源的基础上,利用本团队建立的Red/ET DNA重组工程合成生物学技术平台,对syrbactins生物合成基因元件进行优化、重排和组装,构建人工的syrbactins生物合成途径,在适配底盘细胞中高效表达,从而获得丰富的具有新型结构和活性的“非天然”化合物,筛选具有高效蛋白酶体抑制活性的抗肿瘤药物先导分子。本项目将会推进蛋白酶体抑制剂的新药研发,有助于我国新一代抗肿瘤药物的创新研制。
英文摘要
Cancer threat has been a global health issue. Proteasomes able to regulate cell cycle and cell apoptosis become essential targets for antitumor drug screening. Syrbactins isolated from microorganisms target the active site of proteasomes, therefore, becoming a potential class of leading compounds with antitumor activity. Moreover, modular assembly of genes and enzymes for syrbactin biosynthesis could promote us to engineer their biosynthetic pathways to generate improved leading compounds utilizing synthetic biological techniques. Based on the collection of syrbactin biosynthetic gene clusters from different bacterial resources and utilization of Red/ET DNA recombinieering, we intend to engineer the biosynthetic pathways of syrbactins via the gene mutation, replacement, rearrangement and assembly. We will create artificial biosynthetic pathways for production of unnatural biosynthesized syrbactin derivatives, which will be screened for proteasome inhibitors with improved antitumor activity. This project will broaden and strengthen the antitumor drug development in China as well yield more insights for strategies to bioengineer natural product pathways.
目前抗癌药物研发刻不容缓。蛋白酶体是抗肿瘤药物筛选的分子靶标。本项目针对蛋白酶体抑制剂家族syrbactins生物合成途径进行了宿主选择优化、理性设计构建人工的生物合成途径,异源表达和筛选抗肿瘤药物先导分子:完成了syrbactins家族基因簇资源的进一步挖掘,新发现的基因簇在原始菌伯克氏菌PG1中是沉默,未能原位激活,需要异源表达来鉴定;完成了包括大肠杆菌、假单胞菌、伯克氏菌等几种宿主细胞的改造,提升它们作为次生代谢产物异源表达宿主的潜力;为进行syrbactins家族组合生物合成研究,在不同宿主中尝试表达不同syrbactins基因簇,发现有两株大肠杆菌(Nissle 1917 and GB05-MtaA) 可成功表达两种不同syrbactins基因簇,白色链霉菌和天蓝色链霉菌也有希望会成为syrbactins基因簇表达的比较好的宿主;优化Red/ET同源重组系统提升其重组效率(新系统命名为ExoCET),利用此技术,对syrbactins家族化合物开展基因簇间的基因及结构域模块的替换和点突变等研究,发现负责非核糖体肽和聚酮部分的生物合成的基因或结构域替换或点突变未能获得预期结构化合物的表达,但其脂肪酸链的模块替换和点突变则有效改变了syrbactins家族中glidobactin脂肪酸链的长度、饱和度等结构特性,因此获得系列新的衍生物,且具有一定抗肿瘤生物学活性。本项目执行期间发表相关论文9篇,申请相关发明专利3项,获得教育部科技奖励二等奖1项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Identification of a contact-dependent growth inhibition system in the probiotic Escherichia coli Nissle 1917
益生菌大肠杆菌 Nissle 中接触依赖性生长抑制系统的鉴定,1917 年。
DOI:10.1093/femsle/fny102
发表时间:2018-06-01
期刊:FEMS MICROBIOLOGY LETTERS
影响因子:2.1
作者:Chen, Hanna;Fang, Qian;Zhang, Youming
通讯作者:Zhang, Youming
DOI:10.13343/j.cnki.wsxb.20180209
发表时间:2019
期刊:微生物学报
影响因子:--
作者:刘晓彤;许晓坤;张友明;李爱英
通讯作者:李爱英
Discovery of recombinases enables genome mining of cryptic biosynthetic gene clusters in Burkholderiales species.
重组酶的发现使得对伯克霍尔德氏菌目中隐秘的生物合成基因簇的基因组挖掘成为可能。
DOI:10.1073/pnas.1720941115
发表时间:2018-05-01
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子:11.1
作者:Wang X;Zhou H;Chen H;Jing X;Zheng W;Li R;Sun T;Liu J;Fu J;Huo L;Li YZ;Shen Y;Ding X;Müller R;Bian X;Zhang Y
通讯作者:Zhang Y
ExoCET: Exonuclease in vitro assembly combined with RecET Recombination for highly dfficient direct DNA cloning from complex genomes
ExoCET:核酸外切酶体外组装与 RecET 重组相结合,可从复杂基因组中高效直接克隆 DNA
DOI:--
发表时间:2018
期刊:Nucleic Acids Research
影响因子:14.9
作者:Hailong Wang;Zhen Li;Ruonan Jia;Jia Yin;Aiying Li;Liqiu Xia;Yulong Yin;Rolf Muller;Jun Fu;A. Francis Stewart;Youming Zhang
通讯作者:Youming Zhang
DOI:10.1039/c8np00091c
发表时间:2019
期刊:Natural Product Reports
影响因子:--
作者:Huo Liujie;Hug Joachim J;Fu Chengzhang;Bian Xiaoying;Zhang Youming;Müller Rolf
通讯作者:Müller Rolf
微生物次级代谢混合能力挖掘:细菌杂合萜烯类天然产物生物合成
- 批准号:32161133013
- 项目类别:--
- 资助金额:300万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张友明
- 依托单位:
新型羊毛硫肽抗生素基因组挖掘及生物合成机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张友明
- 依托单位:
国内基金
海外基金
