萜类化合物的合成生物学研究与展望
萜类化合物的合成生物学研究与展望
合成生物学是 21 世纪新兴的一门学科，结合了传统的代谢工程和系统生物学概念，旨在建立
人工生物系统，将基因连接成网络，使微生物底盘细胞完成设计人员设想的各种任务，具体过
程包括底盘细胞的构建、合成元件的挖掘、合成途径的设计以及细胞合成工厂的创建[1].微生
物具有生长代谢速率高、培养条件封闭易控制、多种营养缺陷型选择标记便于基因编辑操作、
可通过生化反应器放大规模等诸多特点，选择其作为底盘细胞具有独特的优势。目前通常采用
质谱、LC-MS、GC-MS 及核磁共振技术，通过将合成产物与天然产物进行比较的方法，检测
合成产物的质量。采用合成生物学技术生产目的产物具有稳定、高效、经济、环境友好等一系
列优点，因此，该技术既被用来模拟已有生物元件及合成途径生产天然产物，也被用于生产制
造各种化学品和燃料，甚至还被用于设计、合成新型非天然药物。
近年来，国家对生物制造业给予了大力支持，我国合成生物学的发展如火如荼。以中国科学院
“ ”“天津工业生物技术研究所马延和为首席的 人工合成细胞工厂 973 ”项目 ,围绕着大肠杆菌及光
合蓝细菌进行了大量研究，通过光合模块和 CO2 固定实现了从 CO2 到酮、醇及酸等化学品的
生物合成[2]. 北京化工大学袁其朋团队以大肠杆菌作为底盘细胞，经莽草酸途径合成了 3-苯基
丙酸、3-（4- ）羟基丙酸以及 4-羟基香豆素等多种芳香族化合物[3].以清华大学陈国强为首席
“的973 ”项目 则以嗜盐单胞菌为对象，实现了聚羟基脂肪酸（polyhydroxyalkanoates,PHA ） 等
高分子材料、化学品和燃料的生物制造[4,5].以中国科学院微生物研究所张立新为首席
“ ”“的 合成微生物体系的适配性研究 973 ”项目 ,则以大肠杆菌和链霉菌作为底盘细胞，生产微生
物药物阿维菌素、聚酮类药物及核苷肽类药物等[6].上海交通大学许平团队则开展了大量关于
天然食品添加剂的生物合成学研究，采用自养光合菌如假单胞菌合成多元醇类生物香料、利用
蓝藻生产乳酸、通过聚球藻生产苯丙烷类等高值化合物，实现了多种天然生物香料和药用谷氨
酰胺的产业化生产[7,8]. “中国科学院院士 邓 子 新 提 倡 挖掘基因组Darkholes”,带领团队
以深海、极地等极端环境微生物以及动植物共生生物为研究对象，克隆鉴定多种抗生素基因
簇，开展关于非天然抗生素药物的合成生物学研究，获得了大量新型抗生素衍生物，显着推动
了我国微生物药物生物合成领域的发展[9].随着合成生物学的不断发展和完善，该学科将为能
源、材料、医药、食品、日化等行业提供更多的产品支撑。
1萜类化合物的合成生物学研究
1.1 萜类化合物的种类及其应用
萜类化合物是自然界广泛存在的一大类异戊二烯衍生物（isoprenoids），主要从植物、微生物
及海洋生物中分离得到。萜类通式是（C5H8）n（n 是异戊二烯的单元数）。根据 n 的数目，
萜类化合物可分为半萜（C5）、单萜（C10）、倍半萜（C15）、二萜（C20）、二倍半萜
（C25）、三萜（C30）、四萜（C40）和多萜（n>C40）[10]. 目前发现的萜类超过5 万多种，
常见的有单萜薄荷醇（menthol）、倍半萜青蒿素（artemisin-in）、二萜紫杉醇（taxol）、三萜
人参皂苷（ginsenosi-de）、四萜类胡萝卜素化合物（carotenoids ）等。
萜类有着重要的生物学功能和应用价值，见表 1.现代医学研究发现，很多萜类都具有广泛的抗
癌功效[11].来源于真菌属月光菌的倍半萜隐杯伞素S（illudinS）及其类似物伊洛福芬
（irufloven ）能够有效抑制转移性肾癌中的 DNA 合成[12].红豆杉属植物中的三环二萜化合物紫
杉醇对卵巢癌和乳腺癌有明显的疗效[13].葫芦科来源的三萜化合物葫芦素（cucurbitacin）能够
抑制癌细胞的生长，可与其他抗癌药物一起用于癌症治疗。其中，葫芦素E 具有抑制癌细胞增
殖的功能，该结果已在膀胱癌、肝癌、胰腺癌、乳腺癌及白血病中得到证实[14,15].葫芦素B
除了被证实具有抑菌和消炎活性，还能够抑制人类恶性肿瘤细胞的生长，包括乳癌细胞、头颈
部鳞癌、胰腺癌、肝癌、骨肉瘤和骨髓性白血病[16-18].截至目前，已有多种葫芦科植物来源的
葫芦素及葫芦素衍生物被分离出来[19].
萜类还具有消炎、降糖等广泛的药理作用。研究发现，三萜皂苷类能够消炎、抗过敏、治疗白
血病、抗病毒、降血糖以及防治心脑血管疾病等[20].2013 年，人参皂苷化合物
K（compoundK,CK）被我国药监局批准为防治关节炎的临床用药（CDEL20130379）。Yan 等
[21] 发现 CK 是三萜皂苷在哺乳动物血液和器官中发挥消炎、保肝、降糖及抗癌等功效的主要
组分。来源于菊科植物（俗称青蒿）的倍半萜内酯衍生物青蒿素不仅能够抗癌、消炎，还被发
摘要：
展开>>
收起<<
萜类化合物的合成生物学研究与展望合成生物学是21世纪新兴的一门学科，结合了传统的代谢工程和系统生物学概念，旨在建立人工生物系统，将基因连接成网络，使微生物底盘细胞完成设计人员设想的各种任务，具体过程包括底盘细胞的构建、合成元件的挖掘、合成途径的设计以及细胞合成工厂的创建[1].微生物具有生长代谢速率高、培养条件封闭易控制、多种营养缺陷型选择标记便于基因编辑操作、可通过生化反应器放大规模等诸多特点，选择其作为底盘细胞具有独特的优势。目前通常采用质谱、LC-MS、GC-MS及核磁共振技术，通过将合成产物与天然产物进行比较的方法，检测合成产物的质量。采用合成生物学技术生产目的产物具有稳定、高效、经济...
相关推荐
-
2024年党建工作要点工作计划5篇供参考
2023-12-16 999+ -
2025年专题生活会对照带头严守政治纪律和政治规矩，维护党的团结统一等“四个带头方面”个人对照检查发言材料4110字文稿
2024-12-21 999+ -
2025年医保局局长、科技局领导干部专题“四个带头”方面对照检查材料2篇例文（附：反面典型案例剖析情况）
2025-02-09 457 -
2025年国有企业党委书记、市总工会党组书记民主生活会“四个带头”方面对照个人检查发言材料2篇文(附：典型案例、上年度整改+个人情况)
2025-02-09 506 -
2025年市委组织部部长、教育局党委书记生活会“四个带头”个人对照检查发言材料2篇文(典型案例+个人事项)
2025-02-09 626 -
2025年市财政局党组书记、局长、市检察院党组领导班子对照“四个带头”方面生活会个人对照检视发言材料2篇文（含以案为鉴反思、以案促改促治方面）
2025-02-09 508 -
市检察院党组、市财政局领导班子2025年生活会对照“四个带头”方面检视发言材料2份文【含以违纪行为为典型案例剖析】
2025-02-09 461 -
2025年市财政局领导对照“四个带头”生活会检视发言材料2篇例文【含以违纪行为为典型案例剖析】
2025-02-09 582 -
单位领导班子2025年聚焦“四个带头”生活会对照检查材料2篇文(含：典型案例剖析反思、落实意识形态责任制)
2025-02-09 757 -
2025年镇党委副书记、市科学技术局领导班子生活会对照“四个带头”检视材料2篇文【含违纪行为典型案例分析】
2025-02-09 257
作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
价格：免费
属性：2 页
大小：13.96KB
格式：DOCX
时间：2024-04-23
