馮雁研究團隊在酵母合成人參皂苷Rh2方面取得突破
? ? ? ?近日，國際代謝工程領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)期刊《Metabolic engineering》在線發(fā)表上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院馮雁教授團隊最新研究成果“Biosynthesis of Plant-derived Ginsenoside Rh2 in Yeast via Repurposing a Key Promiscuous Microbial Enzyme”。博士生莊宇和楊廣宇副研究員為并列第一作者。
? ? ? ?人參皂苷Rh2是藥用植物人參中的關(guān)鍵活性組分，具有良好的抗癌、抗氧化活性，在治療腫瘤、心腦血管疾病等方面具有重要的應(yīng)用潛力。然而由于人參栽培周期長（5-6年）以及Rh2含量低（0.001%），很難實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。應(yīng)用合成生物學(xué)理念，在酵母中構(gòu)建人參皂苷Rh2的高效合成體系一直是研究熱點之一。其中，如何有效發(fā)掘、設(shè)計和優(yōu)化關(guān)鍵催化元件-糖基轉(zhuǎn)移酶，以提高人工合成途徑適配性等是亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。
? ? ? ?該研究小組巧妙地利用酵母中具有“底物相似性”的甾醇類糖基轉(zhuǎn)移酶UGT51，通過解析其晶體結(jié)構(gòu)，預(yù)測對底物結(jié)合及催化具有影響的熱點區(qū)域；采用半理性分子設(shè)計（丙氨酸掃描結(jié)合熱點分區(qū)迭代飽和突變）策略，通過雙酶耦合顯色的高通量篩選平臺，獲得了比野生型催化效率（kcat/Km）提高30-1800倍的系列突變體；將最優(yōu)突變體基因引入到人參皂苷Rh2前體生產(chǎn)菌中，所獲工程菌的Rh2合成產(chǎn)量比含野生型基因的提高122倍，顯示出蛋白質(zhì)工程技術(shù)在消除代謝通路中關(guān)鍵瓶頸方面的突出優(yōu)勢；進一步通過系統(tǒng)代謝工程進行消除產(chǎn)物Rh2降解、提高糖基供體及受體合成等調(diào)控，最終工程菌在5-L發(fā)酵罐中產(chǎn)量達300mg/L，為目前國際上報道的最高水平。
? ? ? ?該研究豐富了植物源天然產(chǎn)物的合成生物學(xué)理論和實踐，為人工合成途徑從異源基因的簡單復(fù)制（Copy）和轉(zhuǎn)移（Transfer），到精細調(diào)控（Fine tuning）和定向適配（Directed adaptation）提供了新思路。
? ? ? ?該研究是與中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所張學(xué)禮課題組合作完成，并得到了上海市科委（15JC1400402）及科技部（2012CB721000）的大力支持。
? ? ? ?論文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717617300666
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com