银杏内酯生物合成途径相关P450基因的克隆与功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81403043
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Ginkgolides are diterpenes which have beneficial effects on cardiovascular systems and Alzheimer’s disease. However, the ginkgolides biosynthetic pathway is still unclear, which results in the impossibility of ginkgolides' production by the method of synthetic biology. Cytochrome P450 had already been indirectly verified that they were the key enzymes which had the oxidation functions in the ginkgolides biosynthetic pathway. Previous studies had shown that although the accumulation and storage of ginkgolides are in leaves of Ginkgo biloba, the biosynthesis of ginkgolides are carried out in roots. In this study, the high-expression in root or root-specific expression cytochrome P450 genes, which are responsive to methyl jasmonate (MeJA), will be screening by the transcriptome analysis and expression pattern analysis in roots and leaves of Ginkgo biloba. Furthermore, the function of the target gene will be verified by enzymatic activity assay and yeast engineering strain experiment in vivo. The project will clone and identify the first cytochrome P450 gene in ginkgolides biosynthetic pathway, which will be the important basis on industrial production of ginkgolides by the method of synthetic biology.
银杏内酯作为一种二萜类次生代谢物质是治疗心脑血管疾病和老年痴呆症的重要药物和保健品。然而,银杏内酯生物合成途径的研究至今仍然停滞不前,这给利用合成生物学方法工业化生产银杏内酯带来了极大的困难。细胞色素P450已被间接证明参与银杏内酯的生物合成,是该途径下游中间产物氧化反应的关键酶。前人研究表明,尽管银杏内酯在银杏叶片中积累和储存,然而其生物合成却是在银杏根部进行。本课题拟通过对银杏根部和叶片转录组以及甲基茉莉酸诱导前后银杏根部转录组的差异比较,筛选出受甲基茉莉酸诱导的银杏根部高表达或特异性表达的细胞色素P450基因。在此基础上,拟通过体外酶活实验和构建酿酒酵母工程菌进行真核体内实验相结合的方法验证目标基因的功能。该项目的启动有望克隆和鉴定银杏内酯生物合成途径中的第一个细胞色素P450基因,将为今后采用合成生物学的方法合成银杏内酯奠定重要基础,具有深远的理论意义和现实意义。

结项摘要

银杏内酯是银杏提取物的主要药效成分,但其生物合成途径还不清晰。我们采用UPLC-QQQ-MS定量分析了银杏幼苗不同组织部位中银杏黄酮和内酯的分布情况,结果表明银杏内酯是在银杏的须根及主根的根周皮中合成,通过根的皮层和茎的皮层来进行向上运输至叶片中。采用高通量转录组差异分析的方法,对茉莉酸甲酯诱导后银杏根部高表达或特异性表达的细胞色素P450基因进行筛选,得到了12个既受茉莉酸甲酯诱导又在根中高表达的CYP450类基因。采用模块化改造的方法提高酿酒酵母中银杏内酯前体物质的含量,将BTS1-ERG20融合基因和来源于嗜酸热硫化叶菌GGPPS基因整合入酿酒酵母染色体上,并将来源与银杏的GbLPS基因和来源于拟南芥的AtCPR1基因整合到酿酒酵母Gal80位点,完成了酿酒酵母菌株二萜前体的改造。经GC-MS检测,在酿酒酵母菌体中有明显的银杏内酯前体物质脱氢松香烷的合成。将筛选到的差异基因GbCYPs构建到过表达载体上,转化改造后的酿酒酵母工程菌,并进行目标基因的功能验证,以上研究为银杏内酯生物合成途径的解析奠定了良好的基础。

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(0)
专利数量(1)
Plant Metabolic Engineering Strategies for the Production of Pharmaceutical Terpenoids.
生产药用萜类化合物的植物代谢工程策略
  • DOI:
    10.3389/fpls.2016.01647
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Lu X;Tang K;Li P
  • 通讯作者:
    Li P
Construct a gene-to-metabolite network to screen the key genes of triterpene saponin biosynthetic pathway in Panax notoginseng
构建基因-代谢网络筛选三七三萜皂苷生物合成途径关键基因
  • DOI:
    10.1002/bab.1580
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biotechnology and Applied Biochemistry
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wang ning;Wang long;Qi Lianwen;Lu Xu
  • 通讯作者:
    Lu Xu
Combining Metabolic Profiling and Gene Expression Analysis to Reveal the Biosynthesis Site and Transport of Ginkgolides in Ginkgo biloba L.
结合代谢谱和基因表达分析揭示银杏内酯的生物合成位点和转运
  • DOI:
    10.3389/fpls.2017.00872
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Lu X;Yang H;Liu X;Shen Q;Wang N;Qi LW;Li P
  • 通讯作者:
    Li P
Combining paired analytical metabolomics and common garden trial to study the metabolism and gene variation of Ginkgo biloba L. cultivated varieties
结合配对分析代谢组学和普通园林试验研究银杏栽培品种的代谢和基因变异
  • DOI:
    10.1039/c7ra06229j
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Xin-Guang;Lu, Xu;Yang, Hua
  • 通讯作者:
    Yang, Hua

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数值天气预报中集合-变分混合资料同化及其研究进展
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    陈静
三维变分同化机载雷达资料对飓风预报的影响研究——2012年Isaac试验
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  • 通讯作者:
    陈韵斐

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三七皂苷R1生物合成相关木糖转移酶基因的克隆和功能研究
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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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