灵芝三萜的生物合成途径解析及其异源生物合成研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81273485
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3411.药物资源
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Ganoderma lucidum is the most famous medicinal fungus with the most economic value in China. Triterpenoids are one of the major group of bioactive components found in G. lucidum. Modern pharmacological research has demonstrated that G. lucidum triterpenoids have multiple therapeutic actions, including antitumor and immunomodulatory activities, suggesting they are important source for R&D of novel drugs. However, the difficulties in separation and chemical synthesis in large scale have greatly limited R&D of G. lucidum triterpenoid-derived drugs. We have constructed the fine draft of G. lucidum genome and found and curated all candidate genes encoding the key enzymes involved in the biosynthesis of G. lucidum triterpenoids, such as cytochrome P450 and so on. To narrow down the candidate genes, we detect the variation of their expression levels among the different samples using DNA microarray technology. The genes coexpressed with the lanosterol synthase gene are selected for further study. The selected genes are cloned and expressed in Saccharomyces cerevisiae, and then the enzymes are characterized through detecting the enzymatic products with LC-MS. The elucidation of the G. lucidum triterpenoid biosynthetic pathway lays the foundation for the heterologous biosynthesis of the triterpenoids. Guided with the principle of synthetic biology, we modify the host strain to enhance the metabolic flux towards lanosterol biosynthesis, and then reconstruct the downstream triterpenoid biosynthetic module in S. cerevisiae, using internal lanosterol as intermediate to produce G. lucidum triterpenoids. This study will provide abundant resources for R&D of G. lucidum triterpenoid-derived drugs and valuable clues for the heterologous biosynthesis of other natural medicines.
灵芝(Ganoderma lucidum)是我国最著名和最具经济价值的药用真菌,灵芝三萜是灵芝的主要有效成分之一,具有抗肿瘤和免疫调节等多种功效,是新药研发的重要源泉。但是其单体难以通过化学分离或合成方法大量获得已成为灵芝三萜类药物研发的主要瓶颈。本课题组已完成灵芝基因组精细图,发现并校正了细胞色素P450等所有可能参与灵芝三萜合成的候选基因。本研究将利用DNA芯片等技术检测不同灵芝样本中上述候选基因的表达变化,筛选出与羊毛甾醇合成酶基因共表达的基因,并在酿酒酵母中表达,通过LC-MS检测酶促反应产物来完成酶的鉴定。在充分解析灵芝三萜合成途径的基础上,以合成生物学理念为指导,优化酿酒酵母自身的羊毛甾醇合成模块以增加其产量,并导入灵芝三萜下游合成模块,实现以羊毛甾醇为中间体底物的灵芝三萜异源生物合成,为灵芝三萜类药物的研发提供原料和物质基础,并为其他天然药物的异源生物合成研究提供有益的借鉴。

结项摘要

灵芝(Ganoderma lucidum)是我国最著名和最具经济价值的药用真菌,灵芝三萜是灵芝的主要有效成分之一,具有抗肿瘤和免疫调节等多种功效,是新药研发的重要源泉。但是其单体难以通过化学分离或合成方法大量获得已成为灵芝三萜类药物研发的主要瓶颈。本项目对测序完成的灵芝基因组序列进行挖掘,获得197个细胞色素P450基因,通过与已知的灵芝三萜合成关键酶羊毛甾醇合酶(LAS)基因的共表达分析,选出相关性最高的10个基因进行进一步研究。在酿酒酵母中表达这些候选基因,并通过LC-MS或GC-MS检测酶促反应产物来鉴定酶的催化活性。以合成生物学理念为指导,优化酿酒酵母自身的羊毛甾醇合成模块以增加其产量,并导入灵芝三萜下游合成模块,实现以羊毛甾醇为中间体底物的灵芝三萜异源生物合成,为灵芝三萜类药物的研发提供原料和物质基础,并为其他天然药物的异源生物合成研究提供有益的借鉴。本项目共发表学术论文10篇,出版专著一部,申请发明专利4项。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
天然产物合成生物学关键技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    匡雪君;邹丽秋;李滢;孙超;陈士林
  • 通讯作者:
    陈士林
长春花萜类吲哚生物碱生物合成与调控研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王彩霞;邹丽秋;朱孝轩;孙超
  • 通讯作者:
    孙超
基于全基因组的紫芝细胞色素P450分析
  • DOI:
    10.13313/j.issn.1673-4890.2016.12.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国现代中药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾欣宜;朱英杰;李滢;孙超
  • 通讯作者:
    孙超
人参属药用植物转录组研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹丽秋;匡雪君;李滢;孙超
  • 通讯作者:
    孙超
紫杉醇生物合成途径及合成生物学研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王彩霞;邹丽秋;李滢;孙超
  • 通讯作者:
    孙超

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  • 通讯作者:
    孙超

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基于混杂底物测试与基因组编辑技术的丹参酮骨架修饰酶的功能鉴定研究
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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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