藜麦2,3-氧化角鲨烯环化酶基因(CqOSC)家族的全基因组鉴定与分析

基于藜麦全基因组和转录组数据,利用生物信息学的方法对藜麦CqOSC基因家族进行了鉴定和系统分析。结果表明,在藜麦基因组中鉴定到15个CqOSC基因家族成员,可分为3个亚组,同亚组CqOSC基因具有相似的基因结构和蛋白Motif结构;在藜麦正常生长发育过程中,CqOSC基因家族成员的表达模式存在明显差异,CqOSC7和CqOSC12在花和未成熟的种子及干种子中显著表达,而CqOSC9与CqOSC10在所有组织中均呈现出一定水平的表达;对于MeJA具有不同响应:CqOSC2、CqOSC4和CqOSC8基因表达量变化显著;CqOSC3、CqOSC6和CqOSC15基因表达量变化不明显;整体表现为“低促高抑”:在外施0.5 mmol/L和1 mmol/L MeJA时基因表达量显著上升,在浓度达到2 mmol/L时表达量显著下降。

罗汉果2个氧化鲨烯环化酶基因克隆及功能表征

氧化角鲨烯环化酶(oxidosqualene cyclase, OSC)属于多基因家族,可以将常见的前体2,3-氧化角鲨烯转化为各种类型的三萜骨架。该研究根据罗汉果转录组数据分析设计引物,克隆得到2条罗汉果OSC基因SgAS1(GenBank No. QDO67189.1)和SgAS2 (GenBank No. QDO67190.1)。SgAS1的开放阅读框(open reading frame, ORF)为2 262 bp,编码754个氨基酸,SgAS2的ORF为2 289 bp,编码762个氨基酸。实时荧光定量PCR结果显示2条SgOSCs基因在茎、叶和果实的不同时期表现出不同的表达模式。系统发育分析表明,SgAS1和SgAS2都与β-香树脂醇合酶聚为一支,但进一步利用酵母异源表达进行功能表征发现SgAS1没有活性,SgAS2能产生β-香树脂醇作为唯一产物。多重序列比对表明,SgAS2具有与β-香树脂醇生物合成相关的保守MWCYCR序列,而SgAS1有一个不寻常的LFCYTR序列,对此作者进行了定点突变分析该序列并发现色氨酸残基(W)为影响SgOSCs功能的关键氨基酸残基。此外,作者将单功能β-amyrin合酶SgAS2导入课题组前期改造的底盘菌株GH1中,将β-amyrin的产量提高至44.05 mg·L-1。该研究首次报道了来自罗汉果中的单功能β-amyrin合酶SgAS2并对其进行了定点突变和合成生物学研究,为三萜化合物的定向生物合成提供了宝贵的资源。

酵母合成环黄芪醇的研究进展

黄芪是一种重要的中药材,为豆科植物黄芪的干燥根,含有黄酮类、多糖类、皂苷类等多种成分。环黄芪醇主要由黄芪中的黄芪甲苷转化而成,具有抗氧化、抗衰老等多种生物活性。但是现有的环黄芪醇生产策略依赖于中药提取,难以大规模生产。合成生物学技术的快速发展为构建酵母细胞工厂用于高效生产多种植物天然产物提供了基础,也为环黄芪醇的大规模高效合成提供了解决方案。本文综述了现有环黄芪醇的制备方法,对环黄芪醇合成途径及关键酶、萜类合成代谢途径调控等进行了阐述和讨论。未来,通过表达环黄芪醇的关键合成酶基因,并设计和构建酿酒酵母细胞工厂以提高萜类合成代谢通量,有望实现环黄芪醇的酵母合成。