近期，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員周志華組和中科院華南植物園研究員王瑛團隊合作在Bulletin上，發(fā)表題為Complete biosynthesis of the potential medicine icaritin by engineered Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli的研究論文。該研究首次搭建了晚期肝癌候選藥物淫羊藿素的人工生物合成途徑，并通過創(chuàng)建微生物細胞工廠，實現(xiàn)了以葡萄糖為碳源從頭合成淫羊藿素。

淫羊藿素是中藥淫羊藿的主要活性成分，也是晚期肝癌候選藥物阿可拉定的單一成分，目前阿可拉定已完成Ⅲ期臨床試驗。該研究從淫羊藿中挖掘和鑒定了一個異戊烯基轉(zhuǎn)移酶EsPT2，其高效催化黃酮類化合物山奈酚（KAE）的C8異戊烯基化合成8-異戊烯基山奈酚（8P-KAE）；從大豆中鑒定出催化8P-KAE的C4’-OH甲基化的甲基轉(zhuǎn)移酶GmOMT2，搭建了淫羊藿素的人工生物合成途徑。研究人員通過引入11個外源基因及改造12個酵母內(nèi)源基因，構(gòu)建了高產(chǎn)8P-KAE的酵母底盤。由于在弱酸性條件下GmOMT2的活性受到強烈抑制，導(dǎo)致其在8P-KAE酵母底盤細胞質(zhì)中表達失去活性。通過將GmOMT2定位于弱堿性（pH7.2-7.5）的線粒體中進行表達，或?qū)?P-KAE酵母底盤與表達GmOMT2大腸桿菌共培養(yǎng)，實現(xiàn)了淫羊藿素的合成，其產(chǎn)量分別為7.2 mg/L和19.7 mg/L。該研究不僅鑒定出兩個新的生物元件，而且首次實現(xiàn)了淫羊藿素的從頭人工合成，為規(guī)模化制備淫羊藿素及其衍生物奠定了基礎(chǔ)，還為解決合成生物學(xué)研究可能面臨的生物元件pH不適配問題提供了可借鑒的新策略。

分子植物卓越中心助理研究員王平平、碩博連讀生李超靜和李曉東以及武漢植物園博士黃文俊為論文的并列第一作者，周志華、王瑛和分子植物卓越中心研究員嚴興為論文的共同通訊作者。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項等的資助。

論文鏈接

研究人員在抗腫瘤候選藥物淫羊藿素的生物合成研究中獲進展

來源： 分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 華南植物園