上海師范大學專區(qū)
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
- 簡介：
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分別單獨或同時遺傳轉(zhuǎn)化丹參獲得發(fā)根。結(jié)果顯示，在丹參毛狀根中過量表達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。
- 詳細介紹：
心腦血管疾病是當今世界上威脅人類健康的“頭號殺手”。 丹參 (Salvia miltiorriza) 為我國傳統(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速度快，不需外源激素及遺傳性穩(wěn)定等優(yōu)點，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，并進行大規(guī)模的培養(yǎng)，被認為是提高丹參藥用活性成分的含量和解決丹參藥源問題的最佳途徑之一。 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序列分別單獨或同時構(gòu)建于植物表達載體pCAMBIA1304+上的CaMV 35S啟動子之后，以發(fā)根農(nóng)桿菌介導的方法遺傳轉(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量表達。結(jié)果顯示，在H系列（單獨轉(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。說明在丹參中，GGPPS比HMGR對于丹參酮合成的促進作用更加明顯，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（同時過量表達SmHMGR及SmHMGR）的丹參毛狀根中發(fā)現(xiàn)一個丹參酮產(chǎn)量最高的株系，HG9。其丹參酮的產(chǎn)量達到了2.727 mg/g DW，比對照組丹參毛狀根（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。
- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎
本作品于2010年9月10日，在第四屆上海市植物生理學青年學術(shù)會議中，經(jīng)專家評審鑒定后榮獲“優(yōu)秀墻報獎”；2010年10月16日，在上海市遺傳學會2010年學術(shù)年會暨上海遺傳學青年論壇中榮獲“復(fù)星醫(yī)藥遺傳學未來星杯”展板獎。另外，該作品的部分結(jié)果已撰寫成SCI論文并發(fā)表在國際著名雜志Metabolic engineering(IF=4.725)上，本項目組還申請了和本作品相關(guān)的專利5項： 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. 中國專利申請?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。中國專利申請?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。中國專利申請?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。中國專利申請?zhí)枺?00910045446.5 5)
