真菌二萜环化酶的研究进展

二萜类化合物广泛存在于植物和真菌中,是一类具有重要商业价值的天然产物。二萜环化酶作为催化牻牛儿牻牛儿焦磷酸(geranylgeranyl diphosphate,GGPP)形成二萜的关键生物合成酶,在不同生物中的特异性决定了二萜化合物的结构多样性和生物活性多样性。对不同物种中二萜环化酶基因的分离、克隆和表达特征的分析有利于二萜类化合物的生物合成及调控研究。相比植物,真菌二萜化合物和二萜环化酶的研究刚刚起步。本文综述了近几年真菌二萜环化酶的研究进展,重点叙述了真菌二萜化合物的生物合成途径、二萜环化酶的特征及其克隆策略,并对二萜环化酶的代谢工程作了简要概述。     

植物萜类合酶研究进展

随着植物中许多有价值的萜类化合物被发现和应用于人类生活 ,萜类生物合成途径的研究倍受重视。萜类合酶催化单萜、倍半萜和二萜生物合成 ,即分别催化GPP、FPP和GGPP形成单萜、倍半萜和二萜。本文叙述了近年来在植物萜类合酶催化机理、克隆策略和萜类生物工程的研究进展     

植物源二萜类化合物微生物合成研究进展

植物源二萜类天然产物结构复杂且功能多样,具有抗癌、抗炎和抗菌等多种药理活性,在药品、化妆品和食品添加剂等方面广泛应用。近年来,基于植物源二萜类化合物(diterpenoids)生物合成途径中功能基因的逐步揭示和合成生物技术的发展,科研人员采用代谢工程技术构建了多种二萜类化合物的微生物细胞工厂,且多个化合物达到克级产量。本文对植物源二萜类化合物微生物细胞工厂的构建情况进行综述,介绍并探讨植物源二萜类化合物微生物合成的研究进展和改造策略,为高产二萜类化合物细胞工厂构建和工业化生产提供参考。     

植物萜类合酶研究进展

随着植物中许多有价值的萜类化合物被发现和应用于人类生活,萜类生物合成途径的研究倍受重视。萜类合酶催化单萜、倍半萜和二萜生物合成,即分别催化GPP、FPP和GGPP形成单萜、倍半萜和二萜。本文叙述了近年来在植物萜类合酶催化机理、克隆策略和萜类生物工程的研究进展。     

大戟二萜结构及其生理活性研究进展(Ⅰ)——曼西醇及其相关碳骨架二萜醇类

从大戟属植物中已发现 15种碳骨架类型的二萜化合物。本文综述了其中曼西醇二萜类及其相关碳骨架二萜醇类 ( 14β-羟基曼西醇 ,阿勒颇测大戟醇和鸡肠狼毒大戟醇型 )的结构及它们的刺激性、抗癌性和杀菌作用等生理活性和生物合成关系的研究。其中包括 4种新碳骨架醇的 33个高氧化型二萜多酯类。     

大型担子菌中二萜化合物生物合成研究进展

大型担子菌分布广泛,种类繁多,它们是重要的食药用资源的宝库。萜类化合物是其主要活性成分之一,包括倍半萜、二萜和三萜等,这些化合物具有预防、缓解或治疗癌症、抑郁症、糖尿病和高脂血症等多种疾病的功效。目前,从担子菌中分离出的二萜类化合物基本骨架结构特征主要为鸟巢烷(cyathanes)型、截短侧耳素(pleuromutilins)型、guanacastanes型、海松烷(pimaranes)型、松香烷(abietanes)型和毛皮伞烷(crinipellins)型6大类型。本文综述了担子菌中二萜类化合物的结构特点、生物活性和生物合成的研究进展,对参与担子菌中二萜化合物生物合成的二萜合成酶进行了分类,对两种重要的二萜化合物生物合成途径进行了系统总结和论述。本文将为未知二萜化合物生物合成途径及关键基因功能解析提供参考。     

植物萜类生物合成中的后修饰酶

萜类化合物由于其结构类型丰富多样而被称为"terpenome".除了参与植物生长发育、环境应答等生理过程,萜类化合物还应用于医药、有机化工等领域.萜类的生物合成大致可分为前体形成、骨架构建以及后修饰三部分,基本骨架通常由萜类合酶催化形成,进一步在后修饰酶的作用下产生数以万计的萜类化合物.结合我们对香茶菜二萜生物合成的初步研究结果,本文主要针对近年来植物萜类生物合成中的一些有代表性的后修饰酶包括P450单氧酶、双键还原酶、酰基转移酶和糖基转移酶,进行研究现状分析与展望.     

萜类生物合成的基因操作

萜类是一组结构迥异的化合物家族,其中很多具有较大的应用价值,如青蒿素和紫杉醇等,它们在多种微生物和植物中合成,但其天然产量低。萜类代谢工程通过DNA重组技术改造萜类合成细胞中的代谢途径,以提高萜类最终产量或在不含萜类的生物中合成萜类,为促进有用萜类合成提供了新的机会。以萜类化合物生物合成途径的基因转移与表达为切入点,综述了目前在微生物及植物中应用代谢工程提高萜类产量的研究进展。     

提高微生物合成萜类化合物产量的策略

萜类化合物种类繁多、结构复杂,在医药、能源等领域具有重要的应用价值。当前萜类化合物主要是从植物中提取或化学法合成,费效比较高,而微生物合成成本低、效率高,更具有发展潜力,但由于萜类代谢通路复杂、微生物自身代谢调控精细以致难以人为操控,多数萜类化合物尚未通过微生物合成获得可观的产量。对此,对提高微生物合成萜类化合物的策略进行综述,旨在为萜类化合物在微生物中的生产与研究提供参考。     

紫杉醇生物合成的研究

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的天然次生代谢产物。研究紫杉醇的生物合成对于人为定向地提高合成效率以及克隆重组合成中的关键酶基因,进而提高紫杉醇的合成量,都是十分有意义的基础工作。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景,介绍了紫杉烷类物质的基本结构及其结构骨架的分类情况,综述了近年来围绕紫杉醇二萜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究进展,对合成中的影响因素进行了初步的讨论。     

紫杉醇生物合成的研究

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的天然次生代谢产物。研究紫杉醇的生物合成对于人为定向地提高合成效率以及克隆重组合成中的关键酶基因,进而提高紫杉醇的合成量,都是十分有意义的基础工作。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景,介绍了紫杉烷类物质的基本结构及其结构骨架的分类情况,综述了近年来围绕紫杉醇二萜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究进展,对合成中的影响因素进行了初步的讨论。     

唇形科香茶菜属二萜类化合物分布规律

香茶菜属（Isodon）由于富含二萜类化合物（Diterpenoids）而具有较高的药用价值,本研究根据其所含二萜的骨架和氧化状态,对该类化合物在香茶菜属植物中的分布规律进行研究。UPGMA聚类分析结果显示：含二环和三环二萜为主的植物种类聚在一支上,含四环二萜为主的植物种类聚在另一支上。进一步将二萜分为二环、三环、四环三大类绘制到分子系统树上结果显示：三环二萜主要分布在较原始的类群中,如：线纹香茶菜（I.lophanthoides）和小花线纹香茶菜（I.lophanthoides var. micranthus）;而四环二萜主要分布在较进化的类群中,如：旱生香茶菜（I.xerophilus）和腺花香茶菜（I.adenanthus）。本研究通过对二萜类化合物与香茶菜属系统发育之间存在的联系进行探讨,有助于对香茶菜属植物中的二萜类化合物活性成分进行筛选与研发。     

构建酿酒酵母工程菌合成香紫苏醇

香紫苏醇是一种来源于植物的双环二萜醇,常用于香味成分且具有重要生物学活性。为实现香紫苏醇的微生物生产,以酿酒酵母为宿主,表达焦磷酸赖百当烯二醇酯合酶和香紫苏醇合酶,构建香紫苏醇的人工生物合成途径。发现过表达前体代谢关键酶、蛋白质融合增强底物通道效应及去除异源蛋白信号肽等,有利于香紫苏醇合成。在摇瓶培养条件下,组合优化得到的工程菌株S6的香紫苏醇产量达到8.96 mg/L。研究结果对其他萜类化合物的异源生物合成具有参考价值。     

桉叶素生物合成研究进展

作为桉叶油的主要成分,桉叶素是具有多种生物活性的单萜化合物,被广泛应用于药品、食品及化妆品等领域。桉叶油主要从桉树叶提取,该过程耗费大量人力及自然资源,且容易污染环境。近年来,随着微生物代谢工程与合成生物学的快速发展,加上越来越多萜类生物合成途径得到解析,为桉叶素的绿色生产提供了新的途径。对桉叶素的生物合成途径、桉叶素合酶的结构与功能及近年来桉叶素的微生物合成进行了综述,并对利用微生物代谢工程合成桉叶素等单萜化合物的瓶颈问题及解决方案进行了探讨和归纳,为构建高产桉叶素等单萜微生物工程菌株提供参考。     

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。     

大戟二萜结构及其生理活性研究进展（Ⅰ）：曼西醇及其相关碳骨 …

从大戟属植物中已发现１５种碳骨架类型的二萜化合物。本文综述了其中曼西醇二萜类及其相关碳骨架二萜醇类（１４β－羟基曼醇,阿勒颇测大戟醇和鸡肠狼毒大戟醇型）的结构及它们的刺激性、抗癌性和杀菌作用等生理活性和生命合成关系的研究。其中包括５种新碳骨架醇的３３个高氧化型二萜多酯类。     

萜类合成酶定向进化的新思路

萜类化合物是天然产物中种类最多且主要存在于植物和微生物体内的一类化合物。随着越来越多具有应用价值的萜类化合物被挖掘,其应用前景引起了人们的关注,但由于含量低、提取成本高等缺点,因此制约了萜类化合物的广泛应用。合成生物学的兴起,为异源合成具有应用价值的萜类化合物提供了新思路,使构建定向、高效的微生物细胞工厂成为现实。萜类合成酶常作为萜类化合物异源合成代谢调控的靶酶,但天然的萜类合成酶存在催化效率低、底物专一性差、立体/区域选择性差、稳定性差等问题,严重影响萜类化合物的产量。萜类合成酶的定向进化可以有效地解决上述问题,为实现微生物细胞工厂异源、高效合成萜类化合物奠定基础。本文综述了近年来酶的定向进化技术的最新进展及应用,并提出了萜类合成酶定向进化的策略。     

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。     

植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物的生长、发育过程中起着重要的作用。植物中的萜类化合物有两条合成途径:甲羟戊酸途径和5-磷酸脱氧木酮糖/2C-甲基4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径。这两条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶,其中关键酶的作用决定了下游萜类化合物的产量。植物类萜生物合成途径的调控以及该途径中关键酶的研究已成为目前国内外生物学领域的一大热点。综述了植物类萜生物合成途径和参与该途径的关键酶及其基因工程的研究进展,并展望了其应用前景。     

遗传改造酿酒酵母生产植物萜类药物的策略

植物萜类化合物广泛应用于食品、医药、化妆品、农业等行业,在人们生活中起着越来越重要的作用,但因植物资源有限、生长缓慢、提取工艺复杂、生产成本高等影响,萜类物质在应用上受到很大限制。酵母作为一种简单的真核生物,不但具有遗传背景清晰、生长快、容易操作等优点,而且其本身存在萜类合成途径。因此,酵母常被用作宿主菌,在不影响正常生长的情况下,优化其萜类合成途径,使之适合植物萜类药物的生物合成。本文就萜类的生物合成、近几年改造酵母生产萜类取得的成果和面临的一些问题及建议做一综述。