内生菌生物转化提高穿山龙中薯蓣皂苷元含量的关键酶及其基因过表达菌株构建的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81373902
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3201.中药资源
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Dioscorea nipponica has been listed on the second level of threatened medicinal plants in China. Its dried rhizome is the main medicinal material for extracting diosgenin. Diosgenin is not only the effective compound of many Chinese patent medicines, but also the main raw material for producing several hundreds of steroid hormones and contraceptive drugs due to its characters in chemical structure and pharmacological effects. The market demand for diosgenin is large, and the resource of it is shortage. An endophyte fungus was isolated from Dioscorea nipponica by our research group before. The fermentation of the endophyte and Dioscoreae Nipponicae Rhizoma increased 70%-90% diosgenin content in the later, which was granted invention patent in China. The biotransformation mechanism of the fermentation will be investigated from the way of key enzyme(s) and utilized it(them) to increase the amount of diosgenin. The methods of DDRT-PCR and Real-time PCR will be used to find out the enzyme genes of differential expression produced by the endophyte in the reaction system. The enzyme genes of differential expression will be cloned and their sequences will be determined. The biotransformation functions of the enzyme genes will be verified by constructing their RNA interference vectors and gene overexpression vectors, and compared with the wild endophyte with the diosgenin content for index. Finally, the key enzymes will be confirmed, and the biotransformation mechanism of increasing the amount of diosgenin by the endophyte will be discovered. At the meanwhile, obtaining the engineering strain of key enzyme gene overexpression will supply the technological method of increasing the diosgenin amount in Dioscoreae Nipponicae Rhizoma by utilizing the fermentation of the engineering fungus.
穿龙薯蓣为我国二级濒危药用植物,其干燥根茎穿山龙是提取薯蓣皂苷元的主要药材。由于化学结构和药理作用上的特性,薯蓣皂苷元不仅作为多种中成药的药效成分,而且是世界上生产数百种甾体激素和避孕药物的主要原料,市场需求量大,资源紧缺。本课题组前期从穿龙薯蓣中筛选出一种内生真菌,经过发酵可使穿山龙中薯蓣皂苷元含量提高70%-90%,已获得发明专利。本研究拟从关键酶的角度探讨并利用这一生物转化机制以提高薯蓣皂苷元的产量。采用基因差异表达和实时定量PCR技术寻找内生菌在反应体系中所产生的差异表达酶基因,对其进行克隆及基因序列分析,构建差异表达酶RNA干扰载体和基因过表达载体,以薯蓣皂苷元含量为指标,与野生型内生菌进行比较,验证差异表达酶基因的生物转化功能,以确定关键酶,揭示内生菌生物转化提高薯蓣皂苷元的作用机制。同时获得关键酶基因过表达工程菌株,为利用工程菌发酵提高穿山龙中薯蓣皂苷元产量提供技术方法。

结项摘要

穿龙薯蓣为我国二级濒危药用植物,其干燥根茎穿山龙是提取薯蓣皂苷元的主要药材。由于化学结构和药理作用上的特性,薯蓣皂苷元不仅作为多种中成药的药效成分,而且是世界上生产数百种甾体激素和避孕药物的主要原料,市场需求量大,资源紧缺。本课题组前期从穿龙薯蓣中筛选出一种内生真菌,经过发酵可使穿山龙中薯蓣皂苷元含量提高70%-90%,已获得发明专利。本研究从关键酶的角度探讨并利用这一生物转化机制以提高薯蓣皂苷元的产量。采用转录组测序和实时定量PCR技术找到了内生菌在反应体系中所产生的差异表达酶基因:β-葡糖苷酶基因、伯/铜胺氧化酶基因、α-α海藻糖酶基因,对其进行克隆及基因序列分析,成功构建了关键酶基因的过表达载体pLVX-puro-β-葡糖苷酶、pLVX-puro-伯/铜胺氧化酶和pLVX-puro-α,α-海藻糖酶以及干扰载体sh-β-葡糖苷酶-pGreenpuro、sh-伯/铜胺氧化酶-pGreenpuro和sh-α,α-海藻糖酶-pGreenpuro,以薯蓣皂苷元含量为指标,与野生型内生菌进行比较,验证差异表达酶基因的生物转化功能,揭示了内生菌生物转化提高薯蓣皂苷元的作用机制;进而构建了关键酶基因的过表达工程菌株,考察优化了其固体发酵培养条件,为利用工程菌发酵提高穿山龙中薯蓣皂苷元产量提供技术方法。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
穿龙薯蓣内生真菌分离鉴定及其抑菌活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    药物评价研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟凡佳;刘彦;罗周良;于丹;都晓伟
  • 通讯作者:
    都晓伟
穿龙薯蓣内生真菌的分离及其次生代谢产物的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中医药学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    都晓伟;刘雅平;孟凡佳;吴军凯;于丹
  • 通讯作者:
    于丹
甾体皂苷生物转化研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张瑜;吴军凯;于丹;丁常宏;谷思琦;徐莹;都晓伟
  • 通讯作者:
    都晓伟

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其他文献

内生真菌生物转化提高滇重楼皂苷含量及抗肿瘤作用研究
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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药材生物学研究是GAP研究的前提和理论基础
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    都晓伟
  • 通讯作者:
    都晓伟
内生真菌固体发酵提高穿山龙中薯蓣皂苷元的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张瑜
内生菌液体发酵提高穿山龙提取物中薯蓣皂苷元的含量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    都晓伟;徐晓蒙;王婉丽;于丹;吴军凯;李滨;牟晋超
  • 通讯作者:
    牟晋超

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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