合成中药活性成分研究获突破 丹参活性成分丹参酮类化合物的研究证实了中药药用活性成分单一化合物异源生产的可行性
本报讯 (记者秦 秋)日前，中国中医科学院首席研究员黄璐琦与中国科学院大连化学物理研究所研究员赵宗保联合，在国家自然科学基金委和科技部863、973项目的资助下，在中药活性成分合成生物学研究方向取得重要进展，近期，该成果全文发表在顶级化学杂志《美国化学会志》上，在多学科领域引起很大反响。
黄璐琦、赵宗保研究团队在杨胜利院士的帮助指导下，以中药丹参这一常用大宗中药为目标，开展获取丹参活性成分丹参酮类化合物的研究。丹参酮类化合物是丹参中一类松香烷型去甲二萜醌类化合物的活性成分，具有心血管、肝损伤以及保护抗肿瘤等生物活性，是丹参治疗心脑血管疾病、感染性疾病、抗肿瘤和糖尿病等的物质基础。这类活性成分目前主要通过从丹参根茎中提取得到，产量低，需要消耗大量药材。由于提取物成分复杂，不利于阐明药效机制和进行新药研发。
因此，解析丹参酮的生物合成途径，进行单一化合物的异源生产，具有重要科学意义和应用价值。在黄璐琦前期首次克隆丹参酮生物合成途径上2条关键酶SmCPS、SmKSL全长基因的基础上，研究团队以丹参酮为目标，开展合成生物学理论指导下的二萜类化合物异源生物合成研究。建立了“模块途径工程”策略，显著提高酵母细胞中代谢途径快速组装效率。在此基础上，通过设计模块组合方式，系统考虑途径中涉及的前体供给、限速步骤、底物传输和代谢流分配等问题，对编码SmCPS、SmKSL、法呢基焦磷酸合酶(FPS)、GGPP合酶和甲羟戊酸还原酶等5个蛋白的基因进行了操作，发现基因间融合表达及其融合顺序对产物产量有明显影响，二萜合酶SmCPS、SmKSL的反向融合表达顺序有利于终产物产量的提高，最终得到的最优工程菌株在15-L发酵罐中培养，次丹参酮二烯产量达到365mg/L的国际先进水平。得到的菌株材料不仅可用于制备次丹参酮二烯，也为进一步解析丹参酮合成途径奠定了基础，而且对设计和改造萜类化合物代谢途径，生产其他高值活性成分具有重要的借鉴意义。
业界专家认为，该项成果证实了中药药用活性成分单一化合物异源生产的可行性，具有重要科学意义和应用价值，是推进中药现代化研究的重要环节。
由于我国经济社会飞速发展、城市化进程加快、自然环境污染的加重及可耕地面积的锐减，药用植物产生也深受影响。近年来大宗中药材短缺时有发生，对我国健康产业的发展形成了严重制约。为应对这一不利形势，一方面要加强中药材种质资源的保护、提高中药材科学种植水平，另一方面要加大寻找替代资源的力度。多年来对中药开展的深入研究，已经发现多种中药药用活性成分，如能人工合成这些物质，无疑将成为中药材的理想替代资源。, http://www.100md.com
黄璐琦、赵宗保研究团队在杨胜利院士的帮助指导下，以中药丹参这一常用大宗中药为目标，开展获取丹参活性成分丹参酮类化合物的研究。丹参酮类化合物是丹参中一类松香烷型去甲二萜醌类化合物的活性成分，具有心血管、肝损伤以及保护抗肿瘤等生物活性，是丹参治疗心脑血管疾病、感染性疾病、抗肿瘤和糖尿病等的物质基础。这类活性成分目前主要通过从丹参根茎中提取得到，产量低，需要消耗大量药材。由于提取物成分复杂，不利于阐明药效机制和进行新药研发。
因此，解析丹参酮的生物合成途径，进行单一化合物的异源生产，具有重要科学意义和应用价值。在黄璐琦前期首次克隆丹参酮生物合成途径上2条关键酶SmCPS、SmKSL全长基因的基础上，研究团队以丹参酮为目标，开展合成生物学理论指导下的二萜类化合物异源生物合成研究。建立了“模块途径工程”策略，显著提高酵母细胞中代谢途径快速组装效率。在此基础上，通过设计模块组合方式，系统考虑途径中涉及的前体供给、限速步骤、底物传输和代谢流分配等问题，对编码SmCPS、SmKSL、法呢基焦磷酸合酶(FPS)、GGPP合酶和甲羟戊酸还原酶等5个蛋白的基因进行了操作，发现基因间融合表达及其融合顺序对产物产量有明显影响，二萜合酶SmCPS、SmKSL的反向融合表达顺序有利于终产物产量的提高，最终得到的最优工程菌株在15-L发酵罐中培养，次丹参酮二烯产量达到365mg/L的国际先进水平。得到的菌株材料不仅可用于制备次丹参酮二烯，也为进一步解析丹参酮合成途径奠定了基础，而且对设计和改造萜类化合物代谢途径，生产其他高值活性成分具有重要的借鉴意义。
业界专家认为，该项成果证实了中药药用活性成分单一化合物异源生产的可行性，具有重要科学意义和应用价值，是推进中药现代化研究的重要环节。
由于我国经济社会飞速发展、城市化进程加快、自然环境污染的加重及可耕地面积的锐减，药用植物产生也深受影响。近年来大宗中药材短缺时有发生，对我国健康产业的发展形成了严重制约。为应对这一不利形势，一方面要加强中药材种质资源的保护、提高中药材科学种植水平，另一方面要加大寻找替代资源的力度。多年来对中药开展的深入研究，已经发现多种中药药用活性成分，如能人工合成这些物质，无疑将成为中药材的理想替代资源。, http://www.100md.com