遮阴对柠檬香茅中萜类化合物及其合成酶基因影响研究

为获取柠檬香茅(Cymbopogon citratus)中萜类化合物及其合成酶基因信息,以正常生长及遮阴下的柠檬香茅嫩叶为材料,进行代谢组学和转录组学结合q RT-PCR验证分析。代谢组分析结果表明,柠檬香茅所含萜类共23种,包括单萜4种、倍半萜4种、二萜8种、三萜3种和四萜4种。在遮阴下,柠檬香茅的二萜类银杏内酯C和四萜类虾青素相对含量更高。转录组测序结果表明,单萜生物合成涉及4类合成酶的24个基因,二萜生物合成涉及11类合成酶的49个基因,倍半萜和三萜生物合成涉及12类合成酶的58个基因,其中6类合成酶的8个基因在遮阴下的相对表达量显著提高,而前萘二烯加氧酶(c64786.0)基因正好相反。q RT-PCR分析表明,遮阴下4个FPKM值差异明显的萜类合成酶基因表达的变化趋势与转录组测序结果一致,但不同合成酶基因的差异表达量存在差异。因此,柠檬香茅所含4类共23种萜类化合物由27类合成酶共131个基因编码而来,不同光照强度影响9个合成酶基因的表达和2种萜类化合物含量。     

高效合成倍半萜酿酒酵母的构建策略

倍半萜是具有较强香气和优良生物活性的萜类化合物,能用于香料、燃料和药物的合成。目前,工业上获取倍半萜的常见方法主要是化学合成以及植物提取。由于常见方法存在产率低、成本高和污染大等不可避免的问题,科研人员开始关注微生物合成倍半萜的相关研究,并且以酿酒酵母为宿主采用代谢工程、酶工程和合成生物学等方法构建了生产各种倍半萜的微生物细胞工厂。介绍和解析了酿酒酵母倍半萜合成途径。围绕乙酰辅酶A的积累、甲羟戊酸途径的强化和改造以及底物竞争途径的抑制三个方面,综述了改造和强化倍半萜合成途径的具体策略和相关实例。概述了近年来关于倍半萜合成酶的挖掘和突变研究进展。最后,针对如何进一步提高酿酒酵母合成倍半萜的效率提出展望与建议。     

细菌中倍半萜生物合成的研究进展

萜类化合物是一大类小分子天然产物,在生物体内扮演重要的角色。植物和真菌中萜类化合物的生物合成已被广泛研究,但是在真核生物中克隆或改造萜类化合物生物合成途径还有较大难度。许多细菌同样可以产生萜类化合物。在过去十多年间细菌萜类合酶的研究进展为我们对萜类化合物生物合成的理解做出了显著的贡献。这里我们主要关注细菌中合成的倍半萜化合物,概述其化学结构、倍半萜合酶对法尼基焦磷酸环化的机制、后修饰酶特别是氧化还原酶所参与的后修饰、代谢调控以及合成途径中尚未解决的问题等。     

青蒿倍半萜合酶(环化酶)研究进展

青蒿素是从中药青蒿中分离得到的抗疟有效单体,是含有过氧基团的新型倍半萜内酯化合物,是目前世界上最有效的疟疾治疗药物。青蒿素的生物合成途径属于类异戊二烯代谢途径中的倍半萜类分支途径,倍半萜合酶是该途径的关键酶之一,目前已从青蒿中克隆了多个倍半萜合酶基因。综述了青蒿中已克隆的几种倍半萜合酶基因的研究进展。     

青蒿倍半萜合酶(环化酶)研究进展

青蒿素是从中药青蒿中分离得到的抗疟有效单体,是含有过氧基团的新型倍半萜内酯化合物,是目前世界上最有效的疟疾治疗药物。青蒿素的生物合成途径属于类异戊二烯代谢途径中的倍半萜类分支途径,倍半萜合酶是该途径的关键酶之一,目前已从青蒿中克隆了多个倍半萜合酶基因。综述了青蒿中已克隆的几种倍半萜合酶基因的研究进展。     

倍半萜合酶催化机制的研究进展

萜类化合物是自然界中普遍存在的一大类天然产物,其结构多样。倍半萜化合物是萜类化合物的重要组成部分。倍半萜合酶是倍半萜化合物合成过程中的关键酶。本文综述了近年来多种倍半萜合酶的突变研究,阐明了倍半萜合酶的催化机理。     

马铃薯萜类合酶基因StHcS的功能鉴定

为了研究马铃薯萜类代谢物的生物合成机制,从马铃薯基因组数据中筛选到一个萜类合酶基因。通过RT-PCR方法,从致病疫霉侵染后的马铃薯品种‘费乌瑞它’中成功克隆到该基因,命名为StHcS,并对其进行生物信息学分析、生化功能鉴定及表达模式分析。结果表明:(1)序列分析显示StHcS编码区序列长1 497 bp,编码498个氨基酸,分子质量为74.78 kD。(2)StHcS基因编码的蛋白序列含有DDXXD催化功能域,与短柱茶(Camellia maliflora)中的四甲基环癸二烯甲醇合酶相似度最高。(3)蛋白体外催化实验和大肠杆菌代谢工程分析表明,StHcS可以催化生成倍半萜化合物四甲基环癸二烯甲醇(hedycaryol)。(4)基因表达分析显示,StHcS可以被致病疫霉侵染诱导表达反式法尼烯焦磷酸(FPP),且在侵染后72 h表达最高;GC-MS分析显示,在受侵染的马铃薯块茎中检测到四甲基环癸二烯甲醇。StHcS生化功能的鉴定为倍半萜合酶的研究提供了多样性,也是首次在马铃薯中发现的四甲基环癸二烯甲醇合酶,为马铃薯萜类代谢途径解析提供了参考。     

Oplopanone类倍半萜的研究进展

本文综述了Oplopanone类倍半萜化合物的结构、来源分布、波谱特征、生物合成途径以及人工合成等方面的研究概况,并且对文献中报道的三个该类型化合物碳谱中的部分碳信号进行了重新归属.     

海绵的生理活性代谢产物—萜类的研究进展

海绵中含有多种多样的萜类化合物,包括单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜和三萜。其中,倍半萜和二萜最为丰富。这些次生代谢物大部分具有强烈的生理活性。本文介绍近年来这一领域的研究进展。     

蜜环菌属真菌CPCC 400891中倍半萜合成酶多样性与功能研究

本论文以蜜环菌属（Armillaria mellea）真菌CPCC 400891为研究对象，基因组挖掘分析发现该菌株基因组中含有18个倍半萜合成酶编码基因，但其功能却鲜有报道。采用色氨酸营养缺陷型表达载体pYET，并以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）BJ5464为宿主菌分别表达蜜环菌来源的18个倍半萜合成酶编码基因（Arm_STS1-Arm_STS16）。结合气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）分析平台，对构建的重组菌（BJ-Arm_STS1-BJ-Arm_STS16）发酵产物进行采集分析。结果显示，蜜环菌CPCC 400891来源的12个倍半萜合成酶归属于新的类群：亚家族Ⅳ。同时，10个倍半萜合成酶在酿酒酵母中确定表达。根据美国国家标准与技术研究院（NIST）的标准参考数据库（https：//webbook.nist.gov/）检索比对，共鉴定17个倍半萜（醇）分子，包括α-雪松烯、β-雪松烯、罗汉柏烯、杜松萜烯、β-花柏烯和毕橙茄醇等。GC-MS检测分析发现，亚家族Ⅳ类群倍半萜合成酶均能合成多个（种）倍半萜分子。综上所述，本研究为后续改造并优化特定倍半萜合成酶，从而为深入开展STSs的催化机制研究奠定基础，也为从蘑菇类大型真菌中发现更多新颖的倍半萜合成酶提供依据和思考。     

真菌几丁质合酶的研究进展

真菌细胞壁几丁质的合成是一个复杂的过程, 其关键酶为几丁质合酶(CS)。近年来, 丝状真菌中的CS研究有了大的突破, 与酿酒酵母中只有3种CS不同, 丝状真菌中存在7种类别的CS。大部分临床和农业中重要的病原真菌都是丝状真菌, 文中对真菌中7种类别CS的结构和功能作了概述, 重点讨论了丝状真菌中重要的CS类别, 并介绍了CS作为抗真菌药物有效靶标的研究现状, 旨在为研究真菌CS及其抑制剂提供参考。     

真菌几丁质合酶的研究进展

真菌细胞壁几丁质的合成是一个复杂的过程,其关键酶为几丁质合酶(CS).近年来,丝状真菌中的CS研究有了大的突破,与酿酒酵母中只有3种CS不同,丝状真菌中存在7种类别的CS.大部分临床和农业中重要的病原真菌都是丝状真菌,文中对真菌中7种类别CS的结构和功能作了概述,重点讨论了丝状真菌中重要的CS类别,并介绍了CS作为抗真菌药物有效靶标的研究现状,旨在为研究真菌CS及其抑制剂提供参考.     

Phytotoxic sesterterpene, 11-epiterpestacin,from Bipolaris sorokiniana NSDR-011

The structure of siccanol, a phytotoxic sesterterpene of fungal origin, was analyzed after chemical conversion by NMR spectroscopy. Siccanol was found to be an epimer of terpestacin that has been isolated from Arthrinium sp., and was thus renamed 11-epiterpestacin. Its stereochemistry was also identical with that of fusaproliferin, a structurally related mycotoxin from Fusarium proliferatum. Therefore, this sesterterpene may also be referred to as 24-deacetyl fusaproliferin. The phytotoxicity of 11-epiterpestacin was almost equal to that of terpestacin, but significantly higher than that of fusaproliferin.     

几丁质合酶在人类致病真菌中的研究进展

抑制真菌细胞壁的合成常作为防治真菌感染的安全有效手段。几丁质是真菌细胞壁及隔膜的重要结构成分，几丁质合酶是催化几丁质合成的关键酶。真菌细胞中几丁质合酶家族的不同成员在调控几丁质的合成中存在着差异，因此产生不同的生物学效应。本文通过综述几丁质合酶在人体三大条件致病真菌白色念珠菌、烟曲霉、新生隐球菌中的研究进展，分析了几丁质合酶对真菌致病性影响的机制，总结了几丁质合酶调控真菌细胞增殖、形态转换、病原菌与宿主的相互作用和细胞壁损伤诱导的补偿效应，展望了抗真菌感染的新策略及关于真菌几丁质合酶的未来研究方向。     

Recently duplicated sesterterpene (C25) gene clusters in Arabidopsis thaliana modulate root microbiota

Land plants co-speciate with a diversity of continually expanding plant specialized metabolites(PSMs) and root microbial communities(microbiota). Homeostatic interactions between plants and root microbiota are essential for plant survival in natural environments. A growing appreciation of microbiota for plant health is fuelling rapid advances in genetic mechanisms of controlling microbiota by host plants. PSMs have long been proposed to mediate plant and single microbe interactions. However,the effects of PSMs, especially those evolutionarily new PSMs, on root microbiota at community level remain to be elucidated.Here, we discovered sesterterpenes in Arabidopsis thaliana, produced by recently duplicated prenyltransferase-terpene synthase(PT-TPS) gene clusters, with neo-functionalization. A single-residue substitution played a critical role in the acquisition of sesterterpene synthase(sesterTPS) activity in Brassicaceae plants. Moreover, we found that the absence of two root-specific sesterterpenoids, with similar chemical structure, significantly affected root microbiota assembly in similar patterns. Our results not only demonstrate the sensitivity of plant microbiota to PSMs but also establish a complete framework of host plants to control root microbiota composition through evolutionarily dynamic PSMs.     

Isolation and characterization of a reducing polyketide synthase gene from the lichen-forming fungus Usnea longissima

The reducing polyketide synthases found in filamentous fungi are involved in the biosynthesis of many drugs and toxins. Lichens produce bioactive polyketides, but the roles of reducing polyketide synthases in lichens remain to be clearly elucidated. In this study, a reducing polyketide synthase gene (U1PKS3) was isolated and characterized from a cultured mycobiont of Usnea longissima. Complete sequence information regarding U1PKS3 (6,519 bp) was obtained by screening a fosmid genomic library. A U1PKS3 sequence analysis suggested that it contains features of a reducing fungal type I polyketide synthase with β-ketoacyl synthase (KS), acyltransferase (AT), dehydratase (DH), enoyl reductase (ER), ketoacyl reducatse (KR), and acyl carrier protein (ACP) domains. This domain structure was similar to the structure of ccRadsl, which is known to be involved in resorcylic acid lactone biosynthesis in Chaetomium chiversii. The results of phylogenetic analysis located U1PKS3 in the clade of reducing polyketide synthases. RT-PCR analysis results demonstrated that UIPKS3 had six intervening introns and that UIPKS3 expression was upregulated by glucose, sorbitol, inositol, and mannitol.     

真菌聚酮化合物生物合成研究进展

具有广泛生物活性的真菌聚酮化合物因具有复杂的化学结构,其生物合成途径一般包含多样且新颖的酶催化反应。文中主要综述了2013-2016年来源于还原性聚酮合成酶(HR-PKSs)、非还原性聚酮合成酶(NR-PKSs)、聚酮-非核糖体多肽合成酶(PKS-NRPSs)和还原性-非还原性聚酮合成酶(HR-NR PKSs)杂合型等四大类型的真菌聚酮类化合物的生物合成研究进展。众多真菌聚酮类化合物生物机理的阐明,为未来新型真菌聚酮类天然产物生物合成基因簇的挖掘、新结构化合物的发现及其类似物的研究提供了方向和理论基础。     

A rapid PCR-based approach for molecular identification of filamentous fungi

In this study, a novel rapid and efficient DNA extraction method based on alkaline lysis, which can deal with a large number of filamentous fungal isolates in the same batch, was established. The filamentous fungal genomic DNA required only 20 min to prepare and can be directly used as a template for PCR amplification. The amplified internal transcribed spacer regions were easy to identify by analysis. The extracted DNA also can be used to amplify other protein-coding genes for fungal identification. This method can be used for rapid systematic identification of filamentous fungal isolates     

苯二酚内酯合成途径中的聚酮合酶组合表达研究

由真菌聚酮合酶合成的苯二酚内酯类次生代谢产物结构和功能多样,在医药和农业上具有广泛的用途。苯二酚内酯由一对还原型聚酮合酶和非还原型聚酮合酶协同生物催化合成。还原型聚酮合酶和非还原型聚酮合酶由多功能结构域组成,每个结构域在生物合成的过程中程序化地执行特定的功能。通过交换不同真菌苯二酚内酯合成途径中非还原型聚酮合酶的起始物酰基转移酶结构域,在酿酒酵母中与相应的还原型聚酮合酶组合表达,合成了“非天然”的苯二酚内酯聚酮产物,并初步讨论了起始物酰基转移酶结构域的识别规律。