课题基金 / 基金详情

雷公藤倍半萜生物碱母核形成的关键酶基因挖掘及其功能研究

批准号:
82104320
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
胡添源
依托单位:
学科分类:
中药资源
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡添源

项目摘要

结项摘要

胡添源的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
雷公藤倍半萜生物碱具有抗风湿、抗肿瘤和杀虫等活性,极具药用潜力和市场前景,然而,雷公藤倍半萜生物碱的生物合成途径解析和母核形成机制研究尚未开展。在前期研究中,我们发现了一条雷公藤倍半萜合酶基因,其催化产物结构与雷公藤倍半萜生物碱母核近似。基于此,我们提出假说,雷公藤倍半萜生物碱的母核也是由倍半萜合酶催化形成的。本项目拟在前期研究的基础上,对雷公藤倍半萜合酶基因进行筛选和克隆,通过体外酶促、异源表达和RNA干扰等方法鉴定其功能,利用分子对接和定点突变等手段揭示雷公藤倍半萜生物碱母核形成的分子机制,并对酿酒酵母进行特异性改造,实现雷公藤倍半萜生物碱关键前体的高效异源合成。本项目将获得催化雷公藤倍半萜生物碱母核形成的关键酶基因,阐明其催化过程的分子机制,并构建合成雷公藤倍半萜生物碱关键前体的细胞工厂,为进一步解析雷公藤倍半萜生物碱的合成途径、实现其生物合成奠定基础。
英文摘要
The sesquiterpene alkaloids in Tripterygium wilfordii are a class of compounds with great medicinal potential and market prospect due to their variety of biological activities, such as immunosuppression, anti-tumor, insecticidal and so on. However, the biosynthetic pathway of sesquiterpene alkaloids in T. wilfordii and the mechanism of mother nucleus formation are still unknown. In a previous study, we found a sesquiterpene synthase gene from T. wilfordii, whose product structure is similar to the mother nucleus of sesquiterpene alkaloids in T. wilfordii. According to this, we hypothesized that the mother nucleus of sesquiterpenoid alkaloids in T. wilfordii was also catalyzed by sesquiterpene synthase. On the basis of the previous study, this project intends to screen and clone the sesquiterpene synthase genes from T. wilfordii, and characterize their functions by the enzymatic reaction, yeast heterologous expression and RNA interference. Molecular docking and site-directed mutagenesis will be used to reveal the molecular mechanism of the formation of sesquiterpene alkaloids mother nucleus. The optimization of Saccharomyces cerevisiae for the sesquiterpene biosynthesis will be carried out to improve the production of the key precursor of sesquiterpene alkaloids in T. wilfordii. This project will obtain the key enzyme that catalyzes the formation of the mother nucleus of sesquiterpenoid alkaloids in T. wilfordii, clarify its catalytic mechanism, and construct an engineered yeast with high-yield precursors of T. wilfordii sesquiterpene alkaloids, which will lay a foundation for the further study of the biosynthetic pathway and biosynthesis of sesquiterpenoid alkaloids in T. wilfordii.
倍半萜大环内酯型生物碱是中药雷公藤的主要活性成分之一,具有免疫抑制、抗HIV、抗肿瘤、抗炎、镇痛、神经保护、可复性抗生育等药理活性,是雷公藤双层片的质量标志物和主要活性成分,也是雷公藤多苷片的主要组成成分(约占40%)和活性成分之一。此外,雷公藤生物碱还具有广谱、高效的杀虫活性,是适用于优质无公害农产品生产的优良植物源杀虫剂。因此,雷公藤生物碱具有极大的药用潜力和广阔的市场前景,研究其生物合成途径并实现其异源生物合成具有重要的意义。本研究克隆并鉴定了来源于雷公藤的桉叶烷型倍半萜合酶基因Ses-TwTPS6,发现其可以催化倍半萜共同前体FPP生成多种桉叶烷型倍半萜产物,包括单羟基产物α/β/γ-桉叶醇,双羟基产物柳杉二醇及其同分异构体等,且能够生成少量雷公藤大环内酯型生物碱母核β-二氢沉香呋喃,为雷公藤大环内酯型生物碱合成途径上的关键酶。随后通过计算机模拟结合定点突变实验对其催化机制进行研究,找到了影响其催化活性的关键氨基酸位点,还通过合成生物学策略对其主产物抗老年痴呆症和解痉作用的柳杉二醇进行了异源合成研究,使柳杉二醇在酿酒酵母中的产量达到了203.39 mg/L,是目前报导的最高产量。本项目获得了催化雷公藤倍半萜生物碱母核形成的关键酶基因,并阐明其催化过程的分子机制,为逐步解析雷公藤生物碱类有效成分的生物合成途径奠定基础。此外,本项目的开展有利于丰富和保护我国药用植物基因资源,为中药活性成分雷公藤生物碱的绿色生物制造提供关键基因元件,助力中药资源的可持续发展与利用。
β-榄香烯关键前体吉玛烯 A 高效合成元件的挖掘与改造研究
  • 批准号:
    LQ22H280013
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    胡添源
  • 依托单位:
国内基金
海外基金