上海師范大學(xué)專區(qū)
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基本信息
- 作品名稱：
- 丹參酮高產(chǎn)的丹參發(fā)根生物反應(yīng)器的研制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
丹參酮是臨床治療心、腦血管疾病的重要藥物資源。本作品將丹參酮代謝途徑中的關(guān)鍵代謝酶基因HMGR，DXS及GGPPS分別單獨(dú)或同時(shí)遺傳轉(zhuǎn)化丹參獲得發(fā)根。結(jié)果顯示，在丹參毛狀根中過(guò)量表達(dá)SmDXS，SmHMGR，SmGGPPS基因顯著提高丹參酮產(chǎn)量，且SmHMGR和SmGGPPS組合可以產(chǎn)生協(xié)同作用。本研究為利用代謝工程策略大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)丹參酮提供了新思路。
- 詳細(xì)介紹：
心腦血管疾病是當(dāng)今世界上威脅人類健康的“頭號(hào)殺手”。 丹參 (Salvia miltiorriza) 為我國(guó)傳統(tǒng)名貴中藥材，其主要成分包括脂溶性的丹參酮化合物；而丹參酮是臨床治療心、腦血管疾病的重要藥物資源，最近的研究還表明丹參酮具有抗癌作用，因此，丹參在臨床上具有廣泛的應(yīng)用。然而，丹參可用資源有限及有效成分含量低使之應(yīng)用受限。丹參毛狀根具有生長(zhǎng)速度快，不需外源激素及遺傳性穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，為生產(chǎn)丹參酮類活性物質(zhì)提供了一種良好的培養(yǎng)系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，一些生物及非生物誘導(dǎo)子也可以刺激丹參酮合成途徑中一些關(guān)鍵酶基因的表達(dá)從而提高丹參酮的產(chǎn)量。而隨著現(xiàn)代基因工程技術(shù)的飛速發(fā)展，采用代謝工程策略將丹參酮生物合成途徑中的關(guān)鍵酶基因?qū)氲降⒅?，獲得轉(zhuǎn)基因的發(fā)根，并進(jìn)行大規(guī)模的培養(yǎng)，被認(rèn)為是提高丹參藥用活性成分的含量和解決丹參藥源問(wèn)題的最佳途徑之一。 在本作品中，我們將丹參酮代謝途徑中的關(guān)鍵代謝酶基因HMGR，DXS及GGPPS的cDNA序列分別單獨(dú)或同時(shí)構(gòu)建于植物表達(dá)載體pCAMBIA1304+上的CaMV 35S啟動(dòng)子之后，以發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法遺傳轉(zhuǎn)化丹參外植體中獲得發(fā)根并使轉(zhuǎn)入基因在毛狀根中過(guò)量表達(dá)。結(jié)果顯示，在H系列（單獨(dú)轉(zhuǎn)化SmHMGR基因）的丹參毛狀根中，其丹參酮產(chǎn)量顯著提高。但是在G系列（單獨(dú)轉(zhuǎn)化SmHMGR基因）的丹參毛狀根中，其丹參酮的產(chǎn)量比H系列的丹參毛狀根更高。說(shuō)明在丹參中，GGPPS比HMGR對(duì)于丹參酮合成的促進(jìn)作用更加明顯，可能是由于GGPPS比HMGR在丹參酮的代謝途徑中更位于下游所致。然而，在HG系列（同時(shí)過(guò)量表達(dá)SmHMGR及SmHMGR）的丹參毛狀根中發(fā)現(xiàn)一個(gè)丹參酮產(chǎn)量最高的株系，HG9。其丹參酮的產(chǎn)量達(dá)到了2.727 mg/g DW，比對(duì)照組丹參毛狀根（0.475 mg/g DW）的丹參酮產(chǎn)量高4.7倍。在本研究中發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA的含量與其丹參毛狀根的形態(tài)有關(guān)，凡是在本研究中丹參酮ⅡA的含量超過(guò)0.206mg/g, DW的丹參毛狀根都要比丹參酮ⅡA含量較低的丹參毛狀根要粗。DPPH自由基清除率試驗(yàn)證明轉(zhuǎn)基因丹參毛狀根的總抗氧化活性提高。本研究為利用代謝工程策略大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)丹參酮提供了新思路。
- 獲獎(jiǎng)情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎(jiǎng)
本作品于2010年9月10日，在第四屆上海市植物生理學(xué)青年學(xué)術(shù)會(huì)議中，經(jīng)專家評(píng)審鑒定后榮獲“優(yōu)秀墻報(bào)獎(jiǎng)”；2010年10月16日，在上海市遺傳學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)暨上海遺傳學(xué)青年論壇中榮獲“復(fù)星醫(yī)藥遺傳學(xué)未來(lái)星杯”展板獎(jiǎng)。另外，該作品的部分結(jié)果已撰寫(xiě)成SCI論文并發(fā)表在國(guó)際著名雜志Metabolic engineering(IF=4.725)上，本項(xiàng)目組還申請(qǐng)了和本作品相關(guān)的專利5項(xiàng)： 1)***，**，**，**，**。雙關(guān)鍵酶基因轉(zhuǎn)化提高丹參毛狀根丹參酮含量的方法. 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010264203.3 2)***，**，**，**，**。轉(zhuǎn)SmGGPPS基因提高丹參毛狀根丹參酮含量的方法。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010263570.1 3)***，***，**, ***, **，***。SmDXS和SmGGPPS雙基因共轉(zhuǎn)化提高丹參酮含量的方法。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01110034229.3 4)***，**，**，**，**。丹參1-脫氧木酮糖-5-磷酸合成酶基因II及其編碼的蛋白質(zhì)和應(yīng)用。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00910045446.5 5)
