紫草宁生物合成相关的代谢酶及基因

紫草是一种重要的中草药材，其培养细胞在M9培养基中可以大量生产主要的药物成分紫草宁。本文主要论述了在紫草细胞中与紫草宁形成相关的代谢酶和基因方面取得的研究进展，分别讨论了这些代谢酶和基因克隆的功能及表达特性，对植物次生代谢、紫草宁次生药物的生产调控及其代谢工程等研究具有重要的意义。     

药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况

植物体内代谢活动分为初生代谢和次生代谢,发生在所有植物体内,涉及到叶绿素、糖、氨基酸、脂肪酸、核酸等生命必需物质的代谢为初生代谢;发生在部分植物体内,涉及一些对植物生命非必需物质的代谢为次生代谢.     

利用基因工程生产植物次生代谢产物

植物次生代谢产物对于控制和影响植物性状起着十分重要的作用。也为人类提供了所需的药物。染料，香料等众多的化合物，综述了植物次生代谢途径的研究，相关基因的克隆以及次生代谢的基因工程。     

花色苷生物代谢途径中相关酶的研究进展

花色苷是植物体内重要的次生代谢产物,有很强的药理活性并且具有药用的潜力。花色苷生物代谢途径是植物代谢途径中研究得最清楚的途径之一。在该途径中,乙酰辅酶A羧化酶、苯丙氨酸氨裂解酶、肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆素辅酶A连接酶、查尔酮合酶、查尔酮异构酶、黄烷酮-3β-羟化酶、二氢黄酮醇-4-还原酶、花青素合酶、类黄酮-3′-羟化酶、类黄酮-3′,5′-羟化酶、花色苷酰基转移酶、花色苷甲基转移酶和花色苷糖基转移酶等起着不同的作用。本文对花色苷生物代谢中相关的酶及其编码基因进行了综述,以期为花色苷的药学应用提供参考。     

药用植物次生代谢工程

随着对药用植物次生代谢产物生源合成途径日渐全面的认识,应用基因工程技术对植物次生代谢途径进行遗传改良.以期大幅度提高目标产物含量已日益成为研究的热点.本文综述了近年来植物次生代谢途径和遗传修饰领域的研究成果,同时结合本实验室的相关工作,着重介绍黄酮和花青素、吲哚生物碱、莨菪烷和吡咯烷生物碱、萜类化合物等重要植物药用成分的次生代谢工程研究进展.     

药用植物次生代谢相关酶基因克隆方法综述

目的 综述药用植物次生代谢酶基因克隆可采用的方法策略,为其基因克隆提供参考。方法 查阅相关文献进行总结和归纳。结果 阐述了用于克隆药用植物次生代谢酶基因的功能克隆方法、表型克隆方法(DD-PCR、cDNA–AFLP、SSH)、转座子标签克隆方法及图位克隆方法。结论 适用于药用植物次生代谢相关酶基因克隆的技术方法有很多种,研究者可根据研究基础、目的和实验条件等进行选择。     

药用植物次生代谢相关酶基因克隆方法综述

目的综述药用植物次生代谢酶基因克隆可采用的方法策略,为其基因克隆提供参考。方法查阅相关文献进行总结和归纳。结果阐述了用于克隆药用植物次生代谢酶基因的功能克隆方法、表型克隆方法（DD—PCR、cDNA—AFLP、SSH）、转座子标签克隆方法及图位克隆方法。结论适用于药用植物次生代谢相关酶基因克隆的技术方法有很多种,研究者可根据研究基础、目的和实验条件等进行选择。     

三萜皂苷合成生物学元件的初步开发:三七鲨烯环氧酶编码基因克隆及表达模式分析

中药合成生物学是将合成生物学思路引入中药天然产物次生代谢途径研究的一门新兴学科,其发展初期的首要任务是进行元件的开发与标准化,建立标准化的合成生物学元件库。三七(Panax notoginseng)作为人参属重要的药用植物,具有较高的药用价值,其主要活性成分是三萜皂苷。鲨烯环氧酶(squalene epoxidase)被认为是三萜皂苷与植物甾醇次生代谢途径中的关键限速酶,是三萜皂苷合成生物学研究的重要元件之一。本研究克隆获得三七中两种类型的鲨烯环氧酶编码基因(PnSE1、PnSE2),对其进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法检测其在4年生三七不同组织部位的表达模式,以及受茉莉酸甲酯(MeJA)诱导处理后基因的表达量变化,为实现中药合成生物学元件挖掘与开发奠定基础。PnSE1基因与PnSE2基因预测编码蛋白分别包含537和545个氨基酸,序列相似性为79%,但N端(前70个氨基酸)序列不保守。PnSE1基因在根、茎、叶、花中均有表达,以花中表达丰度最高;PnSE2基因只在花中表达量显著,其余组织较弱。PnSE1基因响应MeJA诱导,诱导24 h后在叶中的表达量最大;相同诱导条件下,PnSE2基因未响应诱导,表达水平无显著变化。结果表明,PnSE1和PnSE2基因具有不同的表达模式,在三七次生代谢产物合成中起不同催化作用,推测PnSE1基因参与三萜皂苷合成途径,PnSE2基因则在甾醇合成途径中起催化作用。     

rolB基因对颠茄表型发育和托品烷生物碱合成的影响

发根农杆菌pRiA4质粒上的rol基因是促进次生代谢的强效基因,可利用rol基因对颠茄进行分子育种以提升颠茄中托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)含量。本研究将rolB基因在颠茄植株中进行超表达,为了研究rolB基因对颠茄TAs生物合成的影响,分析了转基因颠茄的表型、TAs含量及TAs合成途径中关键酶基因的表达水平。结果表明,转基因颠茄根系发达,叶片增大、叶片鲜重增加、叶片颜色加深,花朵增大、花形改变,雌蕊高度降低,花粉活力下降。转基因颠茄茎中TAs的含量显著高于对照,东莨菪碱、山莨菪碱、莨菪碱的含量分别为对照的2.11～2.91、1.23～2.37、4.88～5.20倍。与对照组相比, TAs合成途径中的关键酶基因N-甲基腐胺转移酶(PMT)、吡咯烷聚酮合酶(PYKS)、托品酮还原酶I (TRI)、芳香族氨基酸氨基转移酶4 (ArAT4)、UDP-糖基转移酶1 (UGT1)和莨菪碱6-β-羟化酶(H6H)的表达上调,且托品酮还原酶II (TRII)作为代谢分流基因表达下调。研究表明rolB基因通过增强TAs合成途径代谢流和减弱竞争支路代谢分流,增强了颠茄根中T...     

关闭细菌生长的核糖开关

目前的抗生素均作用于4种细胞过程之一，而细菌已经产生了多种抗药途径，因此寻找新作用机制的药物迫在眉睫。Blount等研究发现，细菌的核糖开关（作为代谢传感器调节相关基因表达的特定RNA结构）代表了一类新的抗菌靶标。核糖开关存在于细菌mRNA的5’非翻译区，能够与特定代谢产物结合，从而调控代谢产物生物合成和转运的基因表达。因此阻断核糖开关可能中止这些必需基因的表达。     

硫唑嘌呤代谢酶基因多态性与其导致的不良反应的相关性研究进展

硫唑嘌呤代谢过程中涉及众多的代谢酶,这些代谢酶基因的多态性与硫唑嘌呤的药物不良反应密切相关。充分认识硫唑嘌呤代谢相关的酶的基因多态性在硫唑嘌呤药物体内代谢过程中的作用及其遗传多态性与药物不良反应的关系,并在用药治疗之前,对患者进行代谢酶的基因型分析,可以帮助临床医师更加安全和个体化的给患者提供治疗用药。     

植物皂苷生物合成中UGT功能研究进展

植物皂苷(Saponins)是广泛存在于绝大多数植物体中不可或缺的一类次生代谢产物。其中多种植物皂苷具有重要的药理活性。尽管皂苷的生物合成途径还未彻底解析,但近年来,皂苷生物合成途径研究,尤其是合成途径下游多基因家族编码酶催化的反应,取得了很大进展。目前,已在个别植物中克隆到了催化个别单体皂苷生物合成的UGT基因,其功能研究取得了一定进展。本文就皂苷合成途径下游催化皂苷元糖基化的糖基转移酶基因克隆和功能研究做一综述,为加快皂苷生物合成途径的解析提供借鉴。     

rolC基因对颠茄托品烷生物碱合成的影响

发根农杆菌浸染植物后产生的发根可合成高水平次生代谢产物,这种代谢增强作用是由rol基因诱导激发的,因此可利用rol基因提高颠茄中托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)的合成能力。本研究以颠茄为实验材料,将发根农杆菌pRiA4质粒上的rolC基因通过CaMV35S启动子驱动,导入颠茄中超表达。分析转基因颠茄的表型、TAs含量以及TAs合成途径关键酶基因转录表达水平表化。结果表明,转基因颠茄表现出根系发达、雄性不育、雄蕊柱长高于雌蕊、提前开花、节间缩短、花小且多、腋芽和侧芽增多、顶端优势下降和叶片狭长等表型;转基因颠茄的TAs含量均显著高于对照,莨菪碱、山莨菪碱和东莨菪碱含量最高可达对照的2.58、3.59和15.77倍; TAs合成途径中的3个关键酶基因腐胺N-甲基转移酶(PMT)、托品酮还原酶I (TRⅠ)和莨菪碱6-β-羟化酶(H6H)的表达量与对照相比表达上调。以上研究表明rolC基因通过上调颠茄TAs合成关键酶基因的表达提高了颠茄中TAs的合成能力,为利用rolC基因进行高TAs含量的颠茄分子育种奠定了基础。     

中药技术研究热点

转基因药用植物或器官研宄、有效次生代谢途径关键酶基因的克隆研宄、中药DNA分子标记以中药基因芯片的研究等．已成为当今中药研究的热点，并将使传统中药进入一个崭新的时代。在转基因药用植物的研究方面，中国医学科学院药用植物研究所通过用杆菌诱导丹参形成毛状根和冠瘿瘤进而再分化形成植株。他们将其与栽培的丹参作了形态和化学成分比较研究．     

细菌代谢酶响应型荧光探针研究进展

荧光探针是潜在的荧光团,可根据生物微环境变化、与被分析物相互作用或特定化学反应显示荧光信号。细菌代谢酶在细菌生命活动中发挥着至关重要的作用,对维持和调节细菌功能有重要影响。细菌代谢酶响应型荧光探针以其他检测技术无法比拟的空间分辨率和灵敏度阐明了细菌体内的复杂动力学过程。本篇综述回顾了细菌代谢酶响应型荧光探针的最新进展,依据酶分类系统进行整理,重点关注荧光团掩蔽策略、代谢酶响应模式以及相关生物成像应用。     

铜绿假单胞菌生物被膜基因表达生物信息学研究

目的 通过生物信息学探究铜绿假单胞菌生物被膜形成的差异表达基因及可能作用机制。方法 通过GEO数据库筛选获得铜绿假单胞菌生物被膜数据芯片GSE120760, GEO2R工具筛选出铜绿假单胞菌浮游状态和生物被膜状态的差异表达基因;差异表达基因通过String数据库和Cytoscape3.7.1软件中构建靶点PPI网络图,并在DAVID和KOBAS数据库中对差异表达基因进行GO生物富集和KEGG通路分析。用铜绿假单胞菌体外生物被膜模型测定5种氨基酸(D/L型)的抗生物被膜作用效果。结果由芯片GSE120760筛选得到556个差异表达基因,其中上调基因143个,下调基因413个;从差异表达基因中筛选到62个关键基因,这些基因主要与30S和50S核糖体蛋白相关;GO功能富集得到40个条目;KEGG富集到44条通路,主要涉及代谢途径、次生代谢产物的生物合成、氨基酸生物合成通路、多种氨基酸代谢、群体感应、氨酰tRNA生物合成通路等;体外验证试验中,D-氨基酸对铜绿假单胞菌生物被膜有抑制作用,而L-氨基酸对其形成无影响。结论 通过生物信息学挖掘出铜绿假单胞菌生物被膜形成的关键基因与靶点,并与代谢途径...     

小肠首过代谢的研究进展

肠道是口服药物的主要吸收器官,肠道上皮细胞中不仅存在大量影响药物吸收的转运体,还含有多种与肝脏中相同的代谢酶。此外,肠腔细菌丛中也含有大量代谢酶。这些因素使小肠成为肝外最重要的代谢器官。肠道对口服药物的首过代谢作用正逐渐被认识,其对口服药物的吸收和生物利用度的影响成为药物代谢性质评价的重要内容。本文概述了小肠上皮细胞中代谢酶的分布特点和含量,肠腔中菌丛的分布特点和所含代谢酶,并对药物肠道首过效应的国内外研究方法和进展进行了综述。     

细菌耐药性的产生及防控对策

细菌对抗菌药物的耐药性已成为全球关注的医学与社会问题,给临床感染性疾病的治疗带来极大的困难。细菌耐药基因可由染色体突变或质粒、转座子、整合子等转移并传播,介导产生抗生素灭活酶或钝化酶,通过改变药物作用靶位、外膜通透性、抗生素的主动外排泵系统和代谢途径及形成生物被膜来发挥对药物的抗药性。细菌耐药性的产生受到自然因素和社会因素的影响,尤其是抗菌药物的滥用和环境中抗生素的污染是促进耐药菌产生的主要因素。通过合理控制抗菌药物的使用,研制新型抗菌药物,开发治疗感染性疾病的新疗法等多种有效措施来控制或减少细菌耐药性的发生与传播,需要不断地探索,仍然是人类所面临的长期挑战。     

海洋细菌中活性化合物的筛选策略

目的 从700多株海洋沉积物分离得到的细菌中筛选安莎类抗生素和6-脱氧己糖(6DOH)糖基化修饰的次级代谢产物产生菌.方法 以3-氨基-5-羟基苯甲酸(AHBA)合酶基因和dTDP-葡萄糖-4,6-脱水酶基因为靶标,分别进行安莎类抗生素和6DOH糖基化修饰的次级代谢产物产生菌的分子筛选.对AHBA合酶及dTDP-葡萄糖-4,6-脱水酶基因阳性的菌株发酵液及提取物进行抗菌、抗肿瘤、抗病毒活性分析.采用利福霉素抗性及氢氧化钠显色初步鉴定安莎类化合物;采用α-萘酚硫酸显色初步鉴定6DOH糖基化修饰的化合物.利用16S rRNA序列对部分阳性菌株进行系统发育分析.结果 共获得39株AHBA合酶基因阳性和10株dTDP-葡萄糖-4,6-脱水酶基因阳性菌株.阳性菌株中,78%具有不同程度的生物活性.化学初步鉴定结果表明:49%的AHBA合酶基因阳性菌株产生安莎类化合物:50%的dTDP-葡萄糖-4,6-脱水酶基因阳性菌株产生6DOH糖基化修饰的化合物.系统发育分析表明,大多数阳性菌株属于放线菌中的链霉菌属.结论 基因探针筛选可作为一种合理、有效的方法从海洋细菌中发现活性代谢产物.     

细胞色素P450酶系和药物不良反应

细胞色素P450酶系在药物代谢中扮演了重要角色。本描述了许多环境和基因的因素,这些因素调整人体酶和它们的药物底物的活性。在一些情况下,细胞色素P450酶具有基因的多态性,导致对某些药物在表型上明显慢和明显快的代谢。慢代谢（PMs）易发生与浓度相关的药物不良反应,而快代谢（EMs）则对药物相互作用易感;其中抑制的相互作用可能会由于血浆浓度的增中而导致毒性。药物代谢被改变是药物不良反应的重要原因。