【摘 要】
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人参皂苷是我过传统名贵药材人参中的主要活性物质,目前已有超过150种人参皂苷从人参中分离和鉴定。绝大多数人参皂苷是原人参二醇(protopanaxadiol,PPD)和原人参三醇(protop
【机 构】
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中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所中科院合成生物学重点实验室;
【基金项目】
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国家重点基础研究发展规划(973计划),2012CB721103
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人参皂苷是我过传统名贵药材人参中的主要活性物质,目前已有超过150种人参皂苷从人参中分离和鉴定。绝大多数人参皂苷是原人参二醇(protopanaxadiol,PPD)和原人参三醇(protopanaxatriol,PPT)经糖基化修饰的产物。稀有人参皂苷如PPD型的CK,Rh2,和Rg3以及PPT型的F1和Rh1指在人参中含量极低(低于人参干重万分之一)的一类皂苷。这类皂苷通常具有较少的糖基化修饰却拥有广泛的药物活性,如抗肿瘤,抗炎症及抗糖尿病等。我们通过对人参属植物的转录组数据进行收集和拼接获得了158个糖基转移酶的候选基因,其中45个成功克隆并在大肠杆菌中表达。通过功能筛选,我们鉴定了5个新的糖基转移酶,分别能够催化稀有人参皂苷CK,Rh2,Rg3,F1和Rh1的合成。我们随后利用合成生物学方法构建了合成PPD的酿酒酵母底盘细胞,并将5个糖基转移酶分别导入到底盘细胞中,首次实现了这五种稀有人参皂苷的生物合成。通过代谢工程进一步改造酿酒酵母细胞工厂,包括增加前体合成途径流量,优化细胞色素P450基因表达,以及通过转录分析关键基因的转录水平等,我们进一步提高了各皂苷的产量。稀有人参皂苷合成途径的解析不仅提高了我们对人参中人参皂苷合成途径的认识,也为利用合成生物学方法进行稀有人参皂苷的生产提供了理论基础。
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