植物底盘:天然产物合成生物学研究的新热点

天然产物广泛地存在于植物体内,是药物、食品添加剂和新型生物燃料等开发的主要来源,具有重要的商业价值,该类化合物也一直是合成生物学研究的热点之一。随着研究的深入,近年来以植物为底盘的天然产物研究日益兴起。本文中,笔者综述了近年来以植物为底盘的天然产物合成生物学研究的进展,包括该类代谢物代谢途径的解析、以植物为底盘的遗传操作技术和方法等,为相关研究者提供参考。

新本草计划——基于合成生物学的药用植物活性代谢物研究

经过近十年的发展,合成生物学研究的对象从单细胞的生物元件和装置的研究,逐渐过渡到多细胞的复杂体系。植物合成生物学被称为合成生物学研究的"下一篇章"。从复杂而多样的植物代谢切入进行植物合成生物学研究,有助于人类在更复杂的层面上理解生命运行的本质规律,及更深入地认知复杂人造生命的设计和构建的科学及工程原理;也有望在药用植物活性代谢物的合成生物学设计和创新生产方面实现突破。本文综述了该领域的国内外进展,并提出新本草计划的研究设想,通过基于合成生物学的药用植物活性代谢物研究,使数千年传统的本草学研究焕发新生。

重组大肠杆菌全细胞催化合成莱鲍迪苷D

莱鲍迪苷D(Rebaudioside D,RD)是一种稀有具有高甜度的甜菊糖苷类化合物。本文实现了重组大肠杆菌全细胞催化莱鲍迪苷A(Rebaudioside A,RA)合成RD。以水稻c DNA为模板,扩增得到葡萄糖基转移酶基因eugt11,构建了重组菌株E.coli BL21(p ETDuet-eugt11),并成功表达了重组蛋白6His-EUGT11。通过Ni柱亲和层析纯化并在体外酶催化反应表征了其催化活性。将重组菌BL21(p ETDuet-eugt11)应用于催化合成RD研究。探讨了反应体系pH、温度、柠檬酸钠浓度、菌体密度、二价金属离子、二甲苯体积分数、UDPG添加浓度对反应效率的影响。单因素考察结果显示,在菌体密度0.16 g湿细胞/m L反应液,底物RA浓度为1.0 mmol/L,pH 8.0,60 mmol/L柠檬酸钠,1%二甲苯,0.1 mmol/L Zn Cl2,12.0 mmol/L UDPG,反应温度42℃,反应时间24 h的条件下,RD产量为123.6 mg/L(约0.1 mmol/L)。

甜叶悬钩子(Rubus suavissimus S.Lee)中UDP-糖基转移酶基因的克隆、表达及序列分析

糖基化是植物次生代谢产物生物合成中重要的修饰反应。目前已报道的以二萜为底物的UDP-糖基转移酶(UGT)数量稀少。本研究基于甜叶悬钩子叶片的转录组数据,利用生物信息学分析手段,选定可能具有二萜类催化活性的UDP-糖基转移酶基因进行克隆。最终克隆得到18条UGT基因序列,在大肠杆菌中进行了异源表达,并对克隆的基因进行了初步的序列分析。本研究为进一步挖掘和验证甜叶悬钩子中UGT的功能奠定了基础。