辣椒类胡萝卜素生物合成的分子遗传学研究进展

辣椒(Capsicumspp.)属于茄科辣椒属,作为一种蔬菜和香料作物在世界各地得到广泛栽培。除作为烹饪食材和香料应用外,辣椒在制药和化妆品领域也有广泛的用途。类胡萝卜素是一类天然色素的总称,参与植物许多重要的代谢过程,如光合作用、光保护、光形态建成和生长发育等。类胡萝卜素具有多种生物活性,是辣椒果实主要的营养物质之一,培育类胡萝卜素含量更高的辣椒品种需要全面深入了解其生物合成及其调控的分子机制。分子生物学和生物技术的发展促进了类胡萝卜素生物合成基因的鉴定,为培育类胡萝卜素含量更高的辣椒新品种提供了机会。该文描述了类胡萝卜素的生理作用、类胡萝卜素与辣椒果实颜色、类胡萝卜素生物合成途径、辣椒类胡萝卜素生物合成途径的结构基因及调控因子、辣椒果实颜色的分子遗传学及与辣椒果实颜色有关的QTL位点等方面的研究进展。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)、八氢番茄红素合成酶(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶(PDS)、ζ-胡萝卜素去饱和酶(ZDS)、番茄红素环化酶(LCY)、辣椒红素-辣椒玉红素合成酶(CCS)等是辣椒类胡萝卜素生物合成通路的端口酶和限速酶,其表达丰度和活性高低直接调控辣椒体内类胡萝卜素的含量。MYB306、DIVARICATA1、BBX20等转录因子参与辣椒类胡萝卜素生物合成的调控。类胡萝卜素生物合成和调控基因的多样性决定类胡萝卜素单体的数量和含量,影响辣椒果实呈现的颜色。基于目前研究进展,该文对未来辣椒类胡萝卜素代谢研究进行了展望,以期为今后培育富含类胡萝卜素的生物强化型辣椒新品种提供新思路。

含喹唑啉结构的苯甲酰胺类衍生物合成及抗菌活性

以溴代邻氨基苯甲酸为原料,运用活性结构拼接法,设计合成了17个新型的含喹唑啉结构的苯甲酰胺类衍生物(Ⅳ_(a)~Ⅳ_(q))。通过~1H NMR、^(13)C NMR、HRMS和元素分析对化合物进行了结构确认,并以叶枯唑为阳性对照药物,分别在50μg·mL^(-1)、100μg·mL^(-1)浓度下,测试了所有产物对3种常见植物细菌(水稻白叶枯细菌(Xoo)、猕猴桃溃疡病菌(Psa)、柑橘溃疡病菌(Xac))的体外抗菌活性。由于化合物Ⅳ_(d)在两个浓度时对3种细菌抑菌率普遍高于其他16个化合物,且对水稻白叶枯细菌(Xoo)的抑菌率高达100%,明显高于化合物Ⅳ_(d)对另外2种细菌的抑菌率,因此对化合物Ⅳ_(d)进行了抗水稻白叶枯细菌(Xoo)作用机制研究。结果表明:大部分目标化合物对三种病菌都具有一定的抑制活性,其中化合物Ⅳ_(d)表现出较好的抑菌作用。在菌体浓度为10~8CFU/mL,化合物Ⅳ_(d)对Xoo的最低抑菌浓度(MIC)为100μg·mL^(-1),化合物Ⅳ_(d)可通过改变Xoo细胞膜的通透性,在一定程度上破坏菌体的细胞膜,使病原菌细胞内的蛋白质发生泄露,并且化合物Ⅳ_(d)浓度越高,对细胞膜通透性的影响越大;当目标化合物Ⅳ_(d)浓度达到2MIC时,可显著降低3种关键菌体胞内酶活性,从而影响Xoo菌体正常的能量代谢,起到抑菌作用。

黑桫椤多器官全长转录组分析及类黄酮生物合成结构基因的挖掘

黑桫椤(Gymnosphaera podophylla Dalla Torre&Sarnth.)为著名的孑遗蕨类,具有很强的环境适应能力,然而其适应性机制尚不清楚。本研究采用PacBio和Illumina技术对黑桫椤的根、羽轴和羽片进行转录组测序,分别生成12879、14185和16084个全长unigenes。基因表达分析结果表明,与黑桫椤抗干旱、缺水胁迫和生物胁迫相关的基因表达水平较高。根、羽轴和羽片特异性上调基因均显著富集到KEGG代谢通路中的“苯丙烷生物合成途径”,根和羽轴的器官特异性上调基因还显著富集到“类黄酮生物合成途径”。共有192个全长unigenes被注释为类黄酮生物合成途径所涉及的13个酶结构基因,其中包括112个差异表达基因(DEGs),表明黑桫椤类黄酮生物合成途径较为保守,且存在器官特异性差异表达基因。本文对黑桫椤多器官全长转录组和类黄酮生物合成途径结构基因进行了综合分析,为进一步研究其对环境的适应性提供了丰富的遗传资源。

肿瘤类器官及其在合成生物学中的研究进展

类器官技术的发展为更接近机体细胞组成和病理生理特征的癌症模型开辟了新途径。患者来源的肿瘤类器官在多次传代后仍能维持原有肿瘤的组织病理学及遗传表型特征,不仅可作为测试新型抗癌药物的优良模型,也可通过其药物敏感性测试预测患者的临床反应,为肿瘤患者的个体化精准治疗提供可靠的依据。合成生物学是以工程学思想为指导,提供独特工具来重建空间和动态信号,调控细胞间通信。合成生物学的快速发展,为肿瘤类器官在肿瘤的发生发展及肿瘤治疗等方面提供了一系列崭新的思路和方法,包括如何工程化重建类器官空间与动态信号、细胞稳态维持、细胞间通信调控等。本文概述了肿瘤类器官的构建过程及其在合成生物学中的应用,讨论了肿瘤类器官当前在构建效率、标准化、自动化、精确度等方面的局限性,最后展望了合成生物学在推动肿瘤类器官结构和功能复杂化方面的前景。

新型苦参碱C-14腙类衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

以苦参碱为先导化合物,设计并合成了16个苦参碱腙类衍生物,均采用^(1)HNMR、^(13)CNMR和HR-MS进行了结构表征。通过MTT比色法进行体外抗增殖活性实验,测试了所有目标化合物对人宫颈癌细胞HeLa、人结肠癌细胞HCT116和非小细胞肺癌细胞A549的活性,部分目标化合物表现出比苦参碱更为优越的抗增殖活性,尤其是化合物14-(((4-叔丁基苄基)-^(1)H-吲哚-3-亚甲基)肼亚甲基)苦参碱,其对HeLa、HCT116和A549细胞的IC_(50)值分别为(11.65±0.28)、(9.14±0.81)和(14.48±0.63)μmol/L,在3种细胞中显示出卓越的抗增殖活性,尤其对HCT116细胞的抗增殖活性最强。进一步的细胞周期实验结果显示,目标化合物能够阻滞HCT116细胞在G0/G1期。分子对接结果表明,该化合物与蛋白6QJX存在氢键和π-π堆积作用等相互作用力。

长江大学许锋教授团队 揭示IncRNA调控银杏类黄酮合成的分子机制

近日,长江大学园艺园林学院许锋教授团队在Plant Science在线发表了题为"Thelongnoncoding RNAs Inc10 and Inc11 regulating flavonoid biosynthesis in Ginkgo biloba"的研究论文,揭示了Inc10和Inc11调控模块调节银杏类黄酮合成的新机制。尽管有关银杏类黄酮生物合成的研究较多,但大多数都集中在结构基因和转录因子调控类黄酮合成的分子机制上,而有关IncRNA对银杏类黄酮合成生物学功能的研究报道很少。前期研究发现银杏中lnc10和Inc11等IncRNA可能参与类黄酮的合成,但是,其调控机制尚不清楚。

松香基唑类杂环衍生物合成及生物活性研究进展

松香是自然界中一类重要的天然产物,可广泛应用于各个领域。由于其结构独特,可通过化学修饰引入不同杂环,进而使其具有多种活性和功能。本文主要对松香基唑类杂环衍生物的合成以及生物活性进行了总结,归纳了松香基三唑类、噻二唑类和噁二唑类等衍生物的农用生物活性和医用生物活性,并对未来松香基唑类杂环衍生物的合成和应用进行了展望。

萜类香料生物合成的研究进展

萜类化合物在自然界存在广泛,许多已被用于香料工业,萜类香料也是芳香产业关注的热点之一。生物合成可以利用廉价和可再生资源合成萜类化合物,提供一种独立于天然来源的可持续获取所需产品的替代方法,与植物提取和化学合成相比是一种更有前途的香料生产途径。随着香精香料市场的不断增长,合成生物学指导下的萜类化合物生产在推动未来市场前景方面显示出巨大的潜力。综述了合成生物学在萜类香料生产的应用、萜类化合物的微生物细胞工厂构建及工程菌株技术平台等,同时展望了生物合成萜类香料的应用前景。

综合化学实验:Fascaplysin类生物碱的命名、合成及表征

介绍了一个综合化学实验——Fascaplysin类生物碱的命名、合成及表征。实验内容涉及并环有机化合物的命名、合成、分离与纯化及结构表征。通过该综合化学实验的教学实施,引导学生能结合科学前沿特别是I2/DMSO组合试剂体系介导下芳基甲酮作为起始原料合成天然产物,从而实现有机化学合成实验的绿色化,加深对并环化合物的认识,激发学生独立思考和创新意识,有利于新工科背景下应用型人才的培养。

MicroRNA调控药用植物萜类生物合成研究进展

萜类化合物是药用植物中一类重要的次生代谢产物,对癌症、心血管疾病、疟疾和阿尔茨海默病等多种疾病有效。微RNA (microRNA,miRNA)是一种非编码单链小分子RNA,在转录后水平通过降解目标mRNA或阻断翻译发挥作用。miRNA可以通过作用于萜类生物合成途径的结构基因或转录因子调控药用植物萜类的生物合成。目前,萜类生物合成途径的上游部分研究比较清楚,很多关键酶的编码基因已经被克隆,有的酶分子的空间结构也已被解析,针对参与基因表达调控的转录因子也有一些研究,但对非编码RNA,特别是miRNA参与萜类生物合成的研究较少。对国内外近10年有关miRNA参与萜类生物合成的研究进行综述,以期为高效获取萜类活性成分和阐明萜类药效物质的生物合成提供参考。

甘薯类胡萝卜素生物合成与调控的研究进展

类胡萝卜素含量是甘薯重要的品质,对甘薯的食用品质、营养价值和经济效益起着至关重要的作用.目前,虽然对植物类胡萝卜素合成途径的研究已经较为透彻,部分相关结构基因已被克隆,但对甘薯类胡萝卜素生物合成调控的研究鲜有报道.综述了甘薯类胡萝卜素种类与含量、生物合成与调控方面的研究进展,为培育高类胡萝卜素含量的甘薯特优新品种提供参考.

吗啉类衍生物的合成与HIV-1蛋白酶抑制活性的研究

为探索有效的抗HIV-1活性化合物,通过开环反应、磺酰基取代反应、还原反应、氧化反应、脱Boc保护基反应、甲氨基取代反应、酰胺缩合反应等步骤设计合成7个吗啉类目标化合物,并经^(1)HNMR、^(13)CNMR和HR-MS进行结构确证。利用荧光共振能量转移方法进行体外HIV-1蛋白酶抑制活性评价,该类化合物显示出一定的HIV-1蛋白酶抑制活性。其中化合物(R)-N-((2S,3R)-3-羟基-4-((4-羟基-N-异丁基苯基)磺酰胺基)-1-苯基丁烷-2-基)吗啉-3-甲酰胺的IC_(50)为30.23 nmol/L,同时分子对接结果揭示了该化合物与HIV-1蛋白酶可能的结合模式,为该类化合物的进一步优化改造提供了依据。

蛋白质类医用高分子微生物合成的研究进展

蛋白质类医用高分子是一类重要的功能高分子材料,在生物医学领域有着广泛的应用。随着现代生物技术特别是分子生物学技术的发展,微生物合成医用高分子材料已成为可能。微生物合成除了大规模、低成本的特点外,还可对蛋白质高分子进行分子设计,从而赋予其新的材料性能,以满足不同的需要。该文综述了蛋白质类医用高分子(胶原与明胶、弹性蛋白、丝蛋白)微生物合成的研究进展,指出微生物合成的原理方法及应用现状,并对其发展前景进行了展望。

肟类衍生物的合成与农药生物活性的研究进展

肟类化合物具有优良的杀虫、杀菌及除草活性,不少品种还具有低毒、低残留等优点.目前该类化合物的分子设计和合成及生物活性研究是农药创制的热点之一.按照不同的生物活性和结构进行分类,对近年来肟类化合物在农业中应用作了综述,着重从分子合成和生物活性进行讨论,并对它的发展趋势、应用前景作了进一步展望.

萜类化合物的合成生物学研究进展

萜类化合物是种类最多的一类天然产物,具有抗癌、抗过敏等多种生物活性,在食品、日化、医疗等领域受到广泛关注,展现了巨大的应用潜力和广阔的市场前景。近年来,研究人员采用功能基因组学和代谢组学技术对不同萜类的合成途径进行了深入研究,为萜类的合成生物学研究提供了大量的数据支撑。目前,已经通过合成生物学方法构建出萜类高产的酵母工程菌株,实现了多种目标产物的高效生产,有效提高了萜类的总体生产水平。因此,采用合成生物学策略合成萜类化合物,有望成为植物源萜类生产的有效技术手段。首先介绍了合成生物学概念,进而总结了植物源萜类的重要功能和应用领域,并简述了不同萜类的合成途径,归纳了现有的萜类生产方式,然后深入探讨了萜类生物合成的设计策略,最后以几种常见的萜类为例,详细论述了不同萜类的合成生物学的研究进展。

类胡萝卜素生物合成途径及其控制与遗传操作

类胡萝卜素在真菌和植物细胞胞液/内质网上是由乙酰CoA经甲羟戊酸途径合成的,在细菌与植物质体中由磷酸甘油醛与丙酮酸经1-脱氧木酮糖-5-磷酸途径合成.形成的异戊烯基焦磷酸经多次缩合生成第一个类胡萝卜素八氢番茄红素,再经脱氢、环化、羟基化、环氧化等转变为其它类胡萝卜素.类胡萝卜素生物合成中涉及的酶都是膜结合的或整合入膜中的.类胡萝卜素合成是通过底物可利用性与环化分支方式进行控制的.白色体到叶绿体的转变以及花与果实成熟时类胡萝卜素合成增加是在基因转录水平调节的.进行类胡萝卜素合成酶基因的转化,可增加转化体类胡萝卜素的积累.

肼类衍生物在五元唑类杂环合成中的应用进展

简要概述了肼类衍生物的结构及反应活性 ,总结了近十年来肼类衍生物分别在合成五元唑类杂环如吡唑、噻唑、1,3 ,4 二唑、1,3 ,4 噻二唑以及三唑类化合物 ,及其相关的稠杂环如吡唑并某环、s 三唑 [3 ,4 b] [1,3 ,4] 噻二唑、s 三唑 [3 ,4 b] [1,3 ,4] 噻二嗪 ,以及含有 1,2 ,4

长春花萜类吲哚生物碱生物合成途径中重要酶(DXR、SLS、G10H、STR)基因的克隆与表达

以分离提取的2周龄长春花植物幼苗总RNA为模板,经两步Gateway-PCR反应扩增得到长春花萜类吲哚生物碱合成途径中编码重要酶:5—磷酸脱氧木酮糖还原酶(DXR)、次番木鳖苷合成酶(SLS)、=牛儿醇-10羟化酶(G10H)和异胡豆苷合成酶(STR)的cDNA基因片段。利用BP重组酶将扩增片段克隆到Gateway化的入门载体pDONR201中,并进行测序验证。测序后的基因通过LR重组酶的作用转移到带有HIS标签的目标载体pETG10A中,构成重组表达质粒,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导得到了高效表达,通过N i-TED树脂纯化方法得到了高纯度的蛋白。

植物类胡萝卜素生物合成相关基因的表达调控及其在植物基因工程中的应用

类胡萝卜素是人类饮食结构中不可缺少的重要成分,具有多种重要的保健功能,尤其是有些类胡萝卜素,如β-胡萝卜素是合成维生素A的前体,具有抗癌和提高免疫力等功效。类胡萝卜素还广泛用于医药和化妆品工业。迄今为止,自然界中发现的大多数类胡萝卜素都是微量的中间产物,很难直接利用。本文概述了高等植物类胡萝卜素生物合成途径、类胡萝卜素生物合成关键酶基因的克隆,如异戊烯焦磷酸异构酶、牻牛儿牻牛儿基焦磷酸合成酶、八氢番茄红素合成酶、八氢番茄红素脱氢酶、ζ-胡萝卜素脱氢酶、!-番茄红素环化酶、ε-番茄红素环化酶,并对这些关键酶基因的功能进行鉴定。以水稻、油菜、马铃薯和番茄为例,阐明了类胡萝卜素合成关键酶基因在植物基因工程中的应用。将黄水仙的Psy和Lcy-b以及噬夏孢欧文氏菌(Eriwiniauredovora)CrtI基因同时转入水稻,水稻种子内胚乳类胡萝卜素含量得到提高。另外,在油菜、马铃薯和番茄中转入与类胡萝卜素合成相关的基因,类胡萝卜素含量也发生不同程度的提高,基因表达水平也发生变化。阐述了通过基因操作技术只能得到极少量的类胡萝卜素,只有进一步弄清类胡萝卜素代谢途径,提高外源基因在植物中的特异表达,才能合成大量类胡萝卜素,使类胡萝卜素遗传操作技术成功运用于作物品质改良。

苯并咪唑-2-酰胺类衍生物的合成及生物活性

设计合成了９个苯并咪唑－２－酰胺类衍生物，经初步放射性配体－受体结合试验。