北理工生命学院在植物三萜的酵母合成领域取得重要进展
发布日期：2015-11-30 供稿：张根林
编辑：生命学院 王一飞 阅读次数：
在科技部“863”重大计划、国家杰出青年科学基金等项目的资助下，北理工生命学院李春教授课题组利用合成生物学和系统生物学方法在酿酒酵母进行五环三萜β-香树脂醇的研究工作，取得了重要进展。三萜是植物天然产物中最大的一类次生代谢产物，在抗炎症、抗菌及抗病毒感染和癌细胞防治方面具有良好的药物活性，其中β-香树脂醇还具有保肝护肝等功效，但因其在植物中含量低和结构复杂等因素限制了其广泛应用和化学合成研究。
在三萜合成途径构建的基础上，李春教授课题组通过计算设计以中间代谢物鲨烯平衡为基础的“推拉式”途径优化、依据转录因子UPC2全局调控和CRISPR-dCAS9的多基因靶向调节为原理进行了途径构建与转录调控（图1），创造性地实现并大幅度提高了酿酒酵母合成β-香树脂醇的能力。该成果发表在化学工程及生物工程类顶级刊物美国化学工程师学会会刊《American Institute of Chemical Engineers Journal》（AIChE J，2015, 61: 3172–3179）上，为三萜类天然产物的人工生物合成奠定了重要基础，并对在酵母中进行外源途径的优化和调控提供了新方法，该方法也已获得国家发明专利授权（ZL201310421102）。
李春教授课题组自2005年在北理工成立以来，专注于生物催化和合成生物学的研究，已在AIChE J、ChemEngSci、ChemEng J、ACS Synth Biol、J Biotech和Biotech Resources等有影响的化学工程与生物工程领域杂志上发表相关文章70余篇，获授权发明专利18项。课题组致力于利用人工细胞合成技术和酶催化技术革新植物天然产物的资源依赖模式，将继续开展天然产物合成途径的构建、路径的优化与精确调控和生物过程集成的研究，为实现绿色、高效的生物药物、生物基化学品的生物制造提供新思路和新方法。
图1 酿酒酵母中三萜β-香树脂醇的设计策略
在三萜合成途径构建的基础上，李春教授课题组通过计算设计以中间代谢物鲨烯平衡为基础的“推拉式”途径优化、依据转录因子UPC2全局调控和CRISPR-dCAS9的多基因靶向调节为原理进行了途径构建与转录调控（图1），创造性地实现并大幅度提高了酿酒酵母合成β-香树脂醇的能力。该成果发表在化学工程及生物工程类顶级刊物美国化学工程师学会会刊《American Institute of Chemical Engineers Journal》（AIChE J，2015, 61: 3172–3179）上，为三萜类天然产物的人工生物合成奠定了重要基础，并对在酵母中进行外源途径的优化和调控提供了新方法，该方法也已获得国家发明专利授权（ZL201310421102）。
李春教授课题组自2005年在北理工成立以来，专注于生物催化和合成生物学的研究，已在AIChE J、ChemEngSci、ChemEng J、ACS Synth Biol、J Biotech和Biotech Resources等有影响的化学工程与生物工程领域杂志上发表相关文章70余篇，获授权发明专利18项。课题组致力于利用人工细胞合成技术和酶催化技术革新植物天然产物的资源依赖模式，将继续开展天然产物合成途径的构建、路径的优化与精确调控和生物过程集成的研究，为实现绿色、高效的生物药物、生物基化学品的生物制造提供新思路和新方法。
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