基于稳定同位素示踪研究印楝素生物合成途径

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670581
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1604.林产化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The secondary metabolite azadirachtin is a tetranortriterpenoid obtained from the neem tree (Azadirachta indica). It is a natural insecticide, known to affect feeding, growth, reproduction and metamorphosis of the insect pests. Because of the broad-spectrum control of insects and the relatively low nontarget toxicity it has been widely used in agriculture. However, the supply of plant-derived azadirachtin is unstable, resulting in shortages and price fluctuations. A stable source of affordable azadirachtin is required. It is a highly oxygenated and complex molecule, which makes its chemical synthesis difficult as well as uneconomical. Commercial production of chemically complex molecules like azadirachtin can be made feasible via in vitro cultivations. But the biggest challenge is that the biosynthetic pathway of azadirachtin is poorly understood. The biosynthesis of higher-order azadirachtin, such as precursors, intermediate products, remains unclear, as well.. Supported by NSFC, the hairy root cultures will be established from the stem and leaf explants of neem following infection with Agrobacterium rhizogenes. Then, some stable-isotope labeled precursors and/or intermediate products will be administered to the neem hairy root, and the labeled metabolites will be tracked and measured with an accompanying high throughput analytical method based on HPLC-Q-TOF-MS. Furthermore, the specificity of inhibitors, lovastatin, fosmidomycin, and fluridon will be fed in the neem hairy root to investigate which pathway dominates in the biosynthesis of azadirachtin.. Based on these findings, we hope to clarify the biosynthetic origin and metabolic pathway of azadirachtin. It is essential to develop a process for the production of the azadirachtin by bioengineering techniques, and pave the way for an industrial process capable of supplementing the world supply of azadirachtin from a second source independent of the uncertainties associated with botanical production.
印楝素是从印楝中提取的一类四环三萜类化合物,具有拒食、忌避和干扰昆虫生长发育等多种活性,市场需求巨大。利用代谢工程手段调控印楝素生物合成,提高离体培养体系中印楝素产率在生产上具有重要意义。但是,目前印楝素的生物合成途径和机理研究基本处于空白,推测的合成途径特别是下游过程存在许多不确定点,缺乏实验依据,严重阻碍了印楝素生物合成及代谢调控研究的深入。申请项目拟以印楝毛状根为供试材料,采用稳定同位素示踪技术,结合HPLC-Q-TOF-MS检测,系统研究印楝素生物合成途径中存在的主要不确定问题(从2,3-环氧鲨烯到印楝素的合成步骤、中间产物和途径),明确印楝素生物合成的主要中间产物,阐明印楝素生物合成的主导途径,推导印楝素在细胞中的合成过程。研究结果对于印楝素生物合成途径改造和代谢调控,构建印楝素高效生物反应器特别是利用微生物异源生产印楝素的高效生物反应器,均具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

结项摘要

印楝素是从印楝中提取的一类四环三萜类化合物,具有拒食、忌避和干扰昆虫生长发育等多种生物活性,可杀灭蝗虫、小菜蛾等8目200余种农林、仓储和卫生害虫,已在中国、美国、加拿大等多个国家登记使用,被认为是完美的杀虫剂,市场需求巨大。印楝素主要存在于印楝种仁中,其主要活性成分为印楝素A和B,分别约占80%和20%。由于结构非常复杂,化学合成尚无法实现产业化生产,因此利用代谢工程手段调控印楝素生物合成,提高离体培养体系中印楝素产率在生产上具有重要意义。但是,目前印楝素的生物合成途径和机理研究基本处于空白,推测的合成途径特别是下游过程存在许多不确定点,缺乏实验依据,严重阻碍了印楝素生物合成及代谢调控研究的深入。. 本项目通过构建印楝素A无细胞合成体系,采用疑似前体物质添加、广泛靶向代谢组分析及全长转录组测序分析等技术,实验证实了印楝素A生物合成的6种前体/中间产物,包括2,3-环氧鲨烯、大戟二烯醇、丁酰鲸鱼醇、nimbin、脱乙酰茄碱苷和茄碱苷,否定了文献推测的1种合成前体(羊毛甾醇),推导、绘制了印楝素A生物合成途径,为进一步阐明印楝素生物合成途径提供了依据。研究结果对于印楝素生物合成途径改造和代谢调控,构建印楝素高效生物反应器特别是微生物异源生产印楝素的高效生物反应器,均具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A new azadirachta from the crude extracts of neem (Azadirachta Indica A. Juss) seeds
印楝 (Azadirachta Indica A. Juss) 种子粗提物中的新印楝
  • DOI:
    10.1080/14786419.2017.1290616
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Natural Product Research
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Gao Quan;Sun Jia;Xun Hang;Yao Xi;Wang Jin;Tang Feng
  • 通讯作者:
    Tang Feng
外源鲨烯和茉莉酸甲酯对印楝素生物合成代谢网络的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱枫;谢婷婷;荀航;王煜炜;姚曦;汤锋
  • 通讯作者:
    汤锋
印楝素A无细胞合成体系构建及其合成前体
  • DOI:
    10.11707/j.1001-7488.20190906
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    林业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢婷婷;汤锋;高全;王煜炜;王越
  • 通讯作者:
    王越

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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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

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          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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