北理工生命學院在植物三萜的酵母合成領域取得重要進展
發(fā)布日期：2015-11-30 供稿：張根林
編輯：生命學院 王一飛 閱讀次數(shù)：
在科技部“863”重大計劃、國家杰出青年科學基金等項目的資助下，北理工生命學院李春教授課題組利用合成生物學和系統(tǒng)生物學方法在釀酒酵母進行五環(huán)三萜β-香樹脂醇的研究工作，取得了重要進展。三萜是植物天然產物中最大的一類次生代謝產物，在抗炎癥、抗菌及抗病毒感染和癌細胞防治方面具有良好的藥物活性，其中β-香樹脂醇還具有保肝護肝等功效，但因其在植物中含量低和結構復雜等因素限制了其廣泛應用和化學合成研究。
在三萜合成途徑構建的基礎上，李春教授課題組通過計算設計以中間代謝物鯊烯平衡為基礎的“推拉式”途徑優(yōu)化、依據轉錄因子UPC2全局調控和CRISPR-dCAS9的多基因靶向調節(jié)為原理進行了途徑構建與轉錄調控（圖1），創(chuàng)造性地實現(xiàn)并大幅度提高了釀酒酵母合成β-香樹脂醇的能力。該成果發(fā)表在化學工程及生物工程類頂級刊物美國化學工程師學會會刊《American Institute of Chemical Engineers Journal》（AIChE J，2015, 61: 3172–3179）上，為三萜類天然產物的人工生物合成奠定了重要基礎，并對在酵母中進行外源途徑的優(yōu)化和調控提供了新方法，該方法也已獲得國家發(fā)明專利授權（ZL201310421102）。
李春教授課題組自2005年在北理工成立以來，專注于生物催化和合成生物學的研究，已在AIChE J、ChemEngSci、ChemEng J、ACS Synth Biol、J Biotech和Biotech Resources等有影響的化學工程與生物工程領域雜志上發(fā)表相關文章70余篇，獲授權發(fā)明專利18項。課題組致力于利用人工細胞合成技術和酶催化技術革新植物天然產物的資源依賴模式，將繼續(xù)開展天然產物合成途徑的構建、路徑的優(yōu)化與精確調控和生物過程集成的研究，為實現(xiàn)綠色、高效的生物藥物、生物基化學品的生物制造提供新思路和新方法。
圖1 釀酒酵母中三萜β-香樹脂醇的設計策略
在三萜合成途徑構建的基礎上，李春教授課題組通過計算設計以中間代謝物鯊烯平衡為基礎的“推拉式”途徑優(yōu)化、依據轉錄因子UPC2全局調控和CRISPR-dCAS9的多基因靶向調節(jié)為原理進行了途徑構建與轉錄調控（圖1），創(chuàng)造性地實現(xiàn)并大幅度提高了釀酒酵母合成β-香樹脂醇的能力。該成果發(fā)表在化學工程及生物工程類頂級刊物美國化學工程師學會會刊《American Institute of Chemical Engineers Journal》（AIChE J，2015, 61: 3172–3179）上，為三萜類天然產物的人工生物合成奠定了重要基礎，并對在酵母中進行外源途徑的優(yōu)化和調控提供了新方法，該方法也已獲得國家發(fā)明專利授權（ZL201310421102）。
李春教授課題組自2005年在北理工成立以來，專注于生物催化和合成生物學的研究，已在AIChE J、ChemEngSci、ChemEng J、ACS Synth Biol、J Biotech和Biotech Resources等有影響的化學工程與生物工程領域雜志上發(fā)表相關文章70余篇，獲授權發(fā)明專利18項。課題組致力于利用人工細胞合成技術和酶催化技術革新植物天然產物的資源依賴模式，將繼續(xù)開展天然產物合成途徑的構建、路徑的優(yōu)化與精確調控和生物過程集成的研究，為實現(xiàn)綠色、高效的生物藥物、生物基化學品的生物制造提供新思路和新方法。
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