植物天然产物微生物重组合成研究进展

植物天然产物是小分子药物、营养品、化妆品、香精香料等的主要来源之一,在国民经济中发挥重要的作用。目前植物天然产物主要依赖于植物提取,这种生产方式占用耕地、生长周期长,而且植物活性成分往往含量低、生产成本高。通过解析植物天然产物生物合成途径,在微生物细胞中重构,创建细胞工厂,实现利用可再生原料发酵合成,为植物天然产物的供给提供了新的路线。本文重点介绍了中国科学院天津工业生物技术研究所在萜类、黄酮类、苯丙素类等重要类型植物天然产物微生物重组合成方面的研究进展,简要探讨了当前研究面临的挑战及未来前景。     

柠檬烯和红没药烯的微生物代谢工程

柠檬烯和红没药烯均为植物天然产物,分别属于单萜类和倍半萜类化合物,能够预防和治疗癌症等多种疾病。以其作为前体物,还可以转化合成多种具有高附加值的工业产品,例如药品、保健品、化妆品及生物燃料等。目前柠檬烯和红没药烯的工业生产主要是通过植物提取法实现的,但从植物组织中提取柠檬烯和红没药烯存在着产物含量低和分离纯化困难等缺点。微生物代谢工程的快速发展为这些植物天然产物的生产提供了一条更具潜力的生物合成路线。利用微生物代谢工程技术构建生产这些有价值的植物天然产物的微生物细胞工厂具有绿色清洁、可持续发展和经济效益好等独特优势。文中系统综述了近年来代谢工程技术在微生物合成柠檬烯和红没药烯过程中的应用进展,包括所涉及的宿主菌株、关键酶、代谢途径及其改造等,并探讨了其未来发展方向。     

植物多酚的微生物合成

植物多酚属于苯丙烷衍生物,包括酚酸类、茋类、姜黄素类和黄酮类等。它们具有抗氧化、扩血管、抗血凝、抗炎、抗肿瘤、抗病毒等生理药理活性,在医药、食品、化妆品、化工等领域具有巨大的应用市场。微生物具有生长快、培养简单、可工业化等优点,成为异源合成天然产物的重要宿主。近年来,合成生物学的发展促进了植物天然产物的微生物合成,并取得了实质性进展。文中综述了植物多酚代谢途径在工程大肠杆菌、酿酒酵母等微生物中的构建、表达和产物合成现状,讨论了提高产量的前体工程、动态调控、共培养等优化策略,并就未来的多酚途径工程提出展望。     

中草药化妆品的研制

中草药化妆品的研制袁昌齐（江苏省植物研究所）１中草药应用于化妆品的前景在回归大自然的世界热潮中，应用天然产物（包括中草药）作为化妆品原料已引起广泛注意。在化妆品工业发展史上，经历了由天然产物向合成品，又由合成品向天然产物的二次转变，这标志着建立在科技...     

光合生产植物天然产物的代谢工程蓝藻研究现状

蓝藻是植物天然产物光合生产的理想平台,它们不仅具有遗传背景简单、营养需求低和高CO_2固定效率等优势,还可以解决生物法制备天然产物所面临的植物源酶适配性、还原力供应和对昂贵底物依赖等限制因素。介绍了近年来利用蓝藻光合生产植物天然产物及前体物质的最新研究进展和发展趋势,分析了蓝藻生产天然产物的优势,为进一步开发天然产物的光合平台提供指导,并对产业化发展方向进行了展望。     

天然香料在化妆品中的应用现状

：随着人们对天然、绿色、安全性化妆品的日益需求,天然香料在化妆品中也随之被广泛应用。天然香料主要分为植物性天然香料和动物性天然香料。本文主要介绍了天然香料的定义及其分类,天然香料在化妆品中的应用以及国内外可用于化妆品的天然香料工业发展等,并且根据天然香料在化妆品中应用存在的问题,提出几点建议。其中,在对天然香料的定义和分类中,除了明确天然香料的定义外,还根据其中含有的不同类型和功效的成分,分为天然香料中的芳香成分、药用成分、营养成分和其他成分。天然香料在化妆品中的应用,主要介绍目前市场上应用最广泛的动物类天然香料以及花类、叶类和果实类等植物性天然香料。此外,从三方面对天然香料在化妆品中的应用提出建议,主要为新资源综合利用及开发,改进技术并提高天然香料产量和质量,开发治疗性、保健性天然化妆品等。     

大规模植物细胞培养生物反应器

在已知的3万多种天然物质中有80％来源于高等植物。美国每年从植物中提取的药品总价值和全世界从植物中提取的香料品总价值分别为90和15亿美元。同天然栽培法相比,利用植物细胞培养(PTC)技术生产医药、食品、化妆品等工业用重要化合物具有明显的优点。     

芳香类天然产物的合成生物学研究进展

植物芳香类天然产物具有重要的药用价值,可制成具有抗菌、抗炎、镇痛、抗氧化、杀虫驱虫、祛痰止咳、安神镇静和抗肿瘤等药效的医药保健用品。然而,由于植物中芳香类天然产物含量较低并且难以提取和纯化,严重限制了其工业化生产及应用。合成生物学和代谢工程技术的发展为天然产物的生产提供了新的思路,可以利用人工微生物细胞工厂来实现多种芳香类天然产物的高效合成。文中介绍了芳香类天然产物的种类、合成途径和关键酶,综述了近年来国内外通过合成生物学技术合成芳香类天然产物的研究进展,探讨了当前研究所面临的挑战及潜在的解决策略,以期对芳香类天然产物生物合成研究工作提供参考。     

酵母人工合成细胞生产植物源天然产物北大核心CSCD

植物源天然产物在医疗保健领域有着广泛的应用。目前,生产植物源天然产物的主要方式为从原植物直接提取,但此法面临诸多问题。基于合成生物学的理念,创建酵母人工细胞工厂发酵生产植物源天然产物是一种新的资源获取途径。本文将从植物源天然产物在药物和营养领域的应用前景,发酵法生产青蒿酸的研发历程,部分萜类、生物碱和长链多不饱和脂肪酸的研究进展,以及该领域相关技术前沿4个方面介绍酵母人工合成细胞生产植物源天然产物的近况。     

植物来源药用天然产物的合成生物学研究进展

大多数药用天然产物在植物中含量低微,提取分离困难;而且这些化合物一般结构复杂,化学合成难度大,还容易造成环境污染。基于合成生物学技术获得药用天然产物具有绿色环保和可持续发展等优点。文中以药用萜类化合物人参皂苷、紫杉醇、青蒿素、丹参酮,生物碱类化合物长春新碱、吗啡以及黄酮类化合物灯盏花素为例,总结了植物来源药用萜类、生物碱类和黄酮类化合物的生物合成途径及合成生物学研究进展,介绍了药用天然产物合成生物学研究的关键技术与方法,并展望了合成生物学技术在药用天然产物研究与开发方面的应用前景。