P450s介导的丹参主要有效成分丹参酮五元呋喃环的生物合成研究

批准号:
81573532
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
郭娟
依托单位:
学科分类:
H3201.中药资源
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
林慧馨、詹志来、马晓晶、孙敬茹、赵欢、马晓惠、马莹
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中文摘要
以丹参酮IIA为代表的丹参酮类化合物是中药丹参的主要活性成分之一,在临床上已广泛用于心血管系统疾病的治疗,近年来,其抗炎和抗肿瘤活性也逐渐得到重视,诸多的药理药效活性使其具有广阔的应用前景,同时也对丹参资源提出了挑战。目前丹参酮主要是从丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.)中提取,含量相对较低,另外不完全提取也在一定程度上对丹参资源造成了浪费。通过丹参酮生物合成途径的解析,利用合成生物学方法在微生物细胞中重构丹参酮的生成模块,可以实现异源高效合成,为中药制剂生产提供大量原材料。但是目前丹参酮的生物合成途径尚未完全解析,本项目拟在前期工作的基础上,通过利用多重比较转录组分析结合共表达分析、体外酶促分析、体内功能研究技术以期获得催化丹参酮核心结构五元呋喃环生物合成的关键酶基因,并利用模块化途径工程技术和系统整合优化手段构建高产丹参酮IIA的酵母基因工程菌。
英文摘要
Tanshinone IIA and other tanshinones are the principal active component of Danshen. It has been widely used in cardiovascular diseases. In addition to the well-studied cardiovascular activity, tanshinones has been investigated more recently for their anti-inflammation and anti-cancer activities, which supported its great prospects in pharmaceutical application, but also challenged the resources of Danshen. Tanshinones are extracted from Salvia miltiorrhiza Bge.. But the content of tanshinones in Danshen is relatively low. Moreover, insufficient extraction might be a waste for resources. Synthetic biology based on biopathway characterization which reconstructed the biopathway into the bacteria provides an alternative for production of tanshinones. However, the biopathway of tanshinones remains uncharacterized. In this study, the multiple comparative transcriptome analysis, co-expression analysis, in vitro enzyme reaction and in vivo functional characterization analysis will be used to characterize the key enzyme involving in biosynthesis of the furan ring of tanshinones. At last, the modular pathway strategy and systematic optimization will be used to reconstruct the biopathway in the metabolically engineering yeast to produce tanshinone IIA.
丹参酮生物合成途径研究中仍未解决的关键问题之一是五元呋喃环形成问题,本研究通过比较组学筛选有效候选基因,对候选目标基因进行功能研究,获得丹参酮生物合成途径中催化五元呋喃环形成的两个细胞色素P450基因,进一步解析丹参酮类生物合成途径。本项目首先从丹参毛状根转录组中筛选得到7个与丹参酮积累协同表达上调的CYP450基因,通过实时定量PCR分析从中筛选得到4个与丹参酮类化合物的积累部位一致的基因,利用酵母表达和酶促反应进行体外功能研究,最后利用过表达和RNAi毛状根体系对其在丹参植物体内的功能进行分析。该项目通过筛选和功能分析获得了两个催化丹参酮类化合物D环形成的关键P450基因,研究过程中进一步完善了植物次生代谢途径生物合成途径功能基因筛选、研究平台,并利用蛋白质工程对P450基因进行改造提升其催化效率,为药用活性成分生物合成途径解析及其合成生物学研究提供平台和基础。
期刊论文列表
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专利列表
Cytochrome P450 promiscuity leads to a bifurcating biosynthetic pathway for tanshinones.
细胞色素 P450 混杂导致丹参酮生物合成途径分叉
DOI:10.1111/nph.13790
发表时间:2016-04
期刊:The New phytologist
影响因子:--
作者:Guo J;Ma X;Cai Y;Ma Y;Zhan Z;Zhou YJ;Liu W;Guan M;Yang J;Cui G;Kang L;Yang L;Shen Y;Tang J;Lin H;Ma X;Jin B;Liu Z;Peters RJ;Zhao ZK;Huang L
通讯作者:Huang L
DOI:10.1016/j.bbrc.2016.06.036
发表时间:2016-08
期刊:Biochemical and biophysical research communications
影响因子:3.1
作者:Ying Ma;Xiao-hui Ma;F. Meng;Z. Zhan;Juan Guo;Luqi Huang
通讯作者:Ying Ma;Xiao-hui Ma;F. Meng;Z. Zhan;Juan Guo;Luqi Huang
DOI:10.1186/s13020-019-0265-6
发表时间:2019-05
期刊:Chinese Medicine
影响因子:4.9
作者:Zhilai Zhan;Wen-Tao Fang;Xiao-hui Ma;Tong Chen;Guanghong Cui;Ying Ma;Li‐ping Kang;Tiegui Nan;Huixin Lin;Jinfu Tang;Yan Zhang;Chang-jiang-sheng Lai;Zhenli Ren;Yanan Wang;Yujun Zhao;Ye Shen;Ling Wang;W. Zeng;Juan Guo;Luqi Huang
通讯作者:Zhilai Zhan;Wen-Tao Fang;Xiao-hui Ma;Tong Chen;Guanghong Cui;Ying Ma;Li‐ping Kang;Tiegui Nan;Huixin Lin;Jinfu Tang;Yan Zhang;Chang-jiang-sheng Lai;Zhenli Ren;Yanan Wang;Yujun Zhao;Ye Shen;Ling Wang;W. Zeng;Juan Guo;Luqi Huang
DOI:--
发表时间:2017
期刊:中华中医药杂志
影响因子:--
作者:马莹;郭娟;毛亚平;曾雯;詹志来;孟繁蕴;黄璐琦
通讯作者:黄璐琦
DOI:--
发表时间:2018
期刊:世界中医药
影响因子:--
作者:毛亚平;马莹;卜俊玲;曾雯;郭娟;陈敏;黄璐琦
通讯作者:黄璐琦
药用天然产物的微生物合成
- 批准号:--
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:40万元
- 批准年份:2020
- 负责人:郭娟
- 依托单位:
丹参酮类化合物结构修饰关键CYP450酶Miltiradiene-12-Hydroxylase的功能研究
- 批准号:81202871
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:郭娟
- 依托单位:
国内基金
海外基金
