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研究實(shí)現(xiàn)稀有人參皂苷CK的生物合成
點(diǎn)擊次數(shù)：494 發(fā)布時(shí)間：2014-3-13
學(xué)術(shù)期刊Cell Research在線發(fā)表了關(guān)于酵母從單糖合成稀有人參皂苷compound K (CK)的研究成果Production of bioactive ginsenoside compound K in metabolically engineered yeast。該研究發(fā)現(xiàn)與鑒定了一個(gè)來源于人參的UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶（UGTPg1），它特異性催化達(dá)瑪型四環(huán)三萜化合物中的C-20S羥基糖基化，在酵母底盤細(xì)胞中將其與人工構(gòu)建的原人參二醇合成途徑共表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了從單糖到稀有人參皂苷CK的生物合成。
人參號稱“百草*”，在中國、韓國和日本用于強(qiáng)身、保健、防病以及抗衰老已有上千年的歷史了。人參皂苷是人參中的主要有效成份，屬于三萜類化合物，目前已經(jīng)從人參中分離出了至少60種人參皂苷。稀有人參皂苷CK是口服人參或人參總皂苷后在血液中檢測到的主要活性成分，被認(rèn)為是人參在體內(nèi)代謝后被吸收到血液并發(fā)揮作用的主要活性分子。CK被報(bào)道具有抗癌、保肝、抗炎癥和治療糖尿病等多種潛在藥用價(jià)值，由于其在防治關(guān)節(jié)炎方面的效果已完成臨床前實(shí)驗(yàn)，2013年國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)開展相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)。
由于CK始終沒有在人參總皂苷中檢測到，目前主要是通過對原人參二醇型皂苷進(jìn)行糖基水解來獲取它。這類制備方法依賴于人參皂苷資源的供給。由于野生的人參資源已基本耗竭，而人參的人工栽培又面臨生長周期長、病蟲害和連作障礙等問題，人參皂苷資源的供給、品質(zhì)及安全性都面臨挑戰(zhàn)。
利用合成生物學(xué)合成人參皂苷近年來受到極大的關(guān)注，2011年韓國科學(xué)家在克隆與鑒定原人參二醇合成途徑關(guān)鍵酶的基礎(chǔ)上構(gòu)建了可以生產(chǎn)原人參二醇的酵母細(xì)胞，2012年他們又鑒定了催化原人參二醇產(chǎn)生原人參三醇的細(xì)胞色素P450（CYP716A53v2）。今年1月底中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張學(xué)禮課題組和中國中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心黃璐琦研究員課題組合作構(gòu)建了同時(shí)產(chǎn)*、原人參二醇和原人參三醇的“人參酵母”細(xì)胞工廠。上述工作提供的酵母合成皂苷元的技術(shù)，為在真正意義上實(shí)現(xiàn)合成人參皂苷奠定了基礎(chǔ)。
該研究構(gòu)建了可以生產(chǎn)‘非天然人參皂苷’的酵母細(xì)胞工廠，實(shí)現(xiàn)了人參皂苷的生物合成。并基于重組酵母細(xì)胞中一種新化合物（20S-O-β-(D-glucosyl)-dammarenediol II）的發(fā)現(xiàn)與鑒定，證實(shí)了在重組酵母細(xì)胞中存在著兩條合成CK的代謝途徑，這暗示著人參中也存在著類似的兩條平行的人參皂苷合成途徑。該研究是“973”項(xiàng)目“新功能人造生物器件的構(gòu)建及集成”的重要組成部分，項(xiàng)目的組織者是中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所趙國屏院士。研究工作由中科院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周志華研究組和中科院上海藥物研究所岳建民研究組合作完成，同時(shí)還獲得了中科院知識創(chuàng)新工程重要方向的資助。