地区：上海市 宝山区
关键词：浙江大学;中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000003084
成果描述：
| 艾滋病、肿瘤、肥胖症和糖尿病等已成为当今威胁人类健康和影响生活质量的重要疾病。临床上用于这些疾病的预防或治疗的药物大都存在毒副作用和耐药性等问题。因此，研究药理活性高、副反应小的小分子活性化合物成为热点领域，特别是探寻具有中国自主知识产权的天然产物将有助于研究水平走在世界前列。因此，拟通过以上关键问题的攻关，在理论上揭示这类小分子天然产物的生物法合成酶学基础与分子机理，在实践上则获得具有应用前景的组合生物合成目标产物的新策略，建立重要小分子活性化合物的高效合成途径，通过对人工生物系统的多尺度调控、优化，实现微生物高效生物制造合成功能性天然小分子化合物，从而为实现天然活性产物的生物合成提供重要的理论与技术支撑。该项目成果在国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金项目、教育部新世纪优秀人才项目的资助下，系统研究天麻素、白桦脂酸、8-异戊烯基柚皮素黄酮的生物催化合成技术及其基础，成功阐释这几类天然产物的微生物合成关键技术及其酶学基础，首次实现其在微生物细胞中的高效合成，旨在为天麻素、白桦脂酸类五环三萜类化合物和8PN异戊烯基黄酮的生物法制造提供基础数据支持，为天然产物的开发利用提供科学依据。通过多年的研究取得了多项创新性研究成果，包括理论知识创新、方法创新和专利成果等，简介如下：该项目成果首次借助微生物细胞催化合成平台和代谢工程途径对白桦脂酸生物制造合成进行探讨。该研究从自然界的药食两用真菌中筛选鉴定到具有代谢合成白桦脂酸的微生物菌株2株，从影响白桦脂酸生物合成的相关酶系分析着手，鉴定获得调控真菌细胞生物合成的关键酶基因BEL-MOYase，明确其基因序列、蛋白结构，初步阐明调控生物合成白桦脂酸的分子改造途径；构建了适合白桦脂酸高效生物合成的离子对转化体系和基于无细胞的漆酶-电子介质催化体系实现了白桦脂酸的生物催化合成；同时成功构建了植物来源的CYP氧化酶与ART还原酶在酿酒酵母中共表达的工程菌株，及其用于催化合成白桦脂酸，首次在酿酒酵母中完成了白桦脂酸的代谢工程。基于反向代谢分析手段，从酒花中首次分离鉴定出具有转化合成8-异戊烯基柚皮素8PN的正青霉内生菌1株，实现从黄腐酚到8-异戊烯基柚皮素的生物法合成，填补了中国在黄腐酚微生物代谢合成领域的空白。借助RT-PCR和代谢调控方法鉴定获得该内生菌细胞生物合成的关键酶-异黄腐酚脱甲基酶。该领域所取得的研究成果为中国在新型植物雌激素的微生物法合成奠定了良好基础，同时也为实现8-异戊烯基柚皮素的生物法制造提供了解决方案，具有较好的研究应用价值，该论文的研究成果被审稿专家和期刊主编认为是获得8-异戊烯基柚皮素的有效途径，极具创新价值，为开展该小分子化合物合成提供了新思路，同时所鉴定出的异黄腐酚和8-PN获得波兰等相关企业的认可。从天麻中药植株中首次分离到具有转化合成天麻素的共生菌，并完成其突变改造和转化体系优化，成功构建了高效转化体系和平台，研究发现对羟基苯甲醇-UDP-葡萄糖基转移酶为调控该共生菌细胞转化合成天麻素的关键酶，实现该代谢酶的基因克隆及其在酵母细胞表面展示和生物催化合成天麻素应用；同时发现转化合成的天麻素不仅具有免疫促进作用，还具有抗炎功能。该研究开辟了国内外天麻素的微生物细胞生物合成及其分子工程。该课题已经通过国家基金委结题，白桦脂酸的生物催化合成分子技术已经在相关企业得到应用，发表SCI或EI论文13篇，为此受邀撰写1篇SCI综述；获7项授权专利成果，可以为小分子活性天然产物的生物法制备研究及开发提供理论依据和技术支持。在该领域所发表的研究成果共被他引90余次，其中1篇研究成果被Process Biochem (Review, 2009)所引用。 |
