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酵母人工合成细胞生产植物源天然产物王冬，戴住波*，张学礼*中国科学院天津工业生物技术研究所，天津 300308摘要：植物源天然产物在医疗保健领域有着广泛的应用。
目前，生产植物源天然产物的主要方式为从原植物直接提取，但此法面临诸多问题。
基于合成生物学的理念，创建酵母人工细胞工厂发酵生产植物源天然产物是一种新的资源获取途径。
本文将从植物源天然产物在药物和营养领域的应用前景，发酵法生产青蒿酸的研发历程，部分萜类、生物碱和长链多不饱和脂肪酸的研究进展，以及该领域相关技术前沿4个方面介绍酵母人工合成细胞生产植物源天然产物的近况。
关键词：植物源天然产物, 青蒿素, 合成生物学, 人工合成细胞, 酵母植物源天然产物一般为植物体生物合成的微量次生代谢物，在生物体内主要发挥信号传导、化感、阻止病菌和昆虫入侵等作用[1]。
与此同时，由于其在抗氧化[2]、抗肿瘤[3]、镇痛[4]、抗病毒[5]等方面的生物学活性，已被广泛的应用于医疗保健和营养等领域。
如一线抗癌药物紫杉醇[6]和长春新碱[7]，镇痛药吗啡[8]，抗氧化剂白藜芦醇[9]、番茄红素、虾青素[2]等。
从原植物中直接提取是目前生产植物源天然产物的主要方式。
如：在野生或栽培的红豆杉树皮提取紫杉醇(含量约0.02%干重)[10]；在栽培的长春花中提取长春新碱(含量约0.0003% 干重)[11]；稀有人参皂苷Rh2在红参中含量低于0.001% [12]；桦木酸在白桦树中含量为0.025% [13]。
这些方法有较多的缺点，包括含量很低且差异大，植物生长周期长，产品纯化难，对生物资源尤其是野生植物资源造成严重破坏等。
随着市场需求的日益增大，野生名贵中药人参、三七、灵芝的原植物均已濒危，目前的资源供给已经难以为继。
大部分天然产物结构复杂，具有较多的手性中心，利用化学法合成时容易形成无活性甚至有毒的、难以分离的旋光异构体，而且合成过程步骤繁琐，转化率低，能耗高，所用有机溶剂易造成污染，无法满足工业化需求。
细胞P300/CBP组蛋白乙酰转移酶（P300/CBP-HAT）活性光度法（340nm）定量检测试剂盒产品说明书（中文版）主要用途细胞P300/CBP组蛋白乙酰转移酶（P300/CBP-HA T）活性光度法（340nm）定量检测试剂是一种旨在通过通用底物H3多肽，在敏感性抑制剂存在与否的情况下，通过P300/CBP的作用，将乙酰辅酶A上的乙酰基团，转移到多肽分子上的过程中，释放出巯基辅酶A，进而使用α-酮戊二酸脱氢酶反应系统中伴随的氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的还原反应，即采用光度法测定其还原后峰值的变化，来测定细胞裂解萃取样品中酶活性的权威而经典的技术方法。
该技术经过精心研制、成功实验证明的。
其适用于各种细胞裂解萃取液样品（动物、人体）、核蛋白样品、部分或完全纯化酶样品中P300/CBP HA T的特异活性检测，以及抑制剂和激活剂的筛选。
产品严格无菌，即到即用，操作简捷，性能稳定。
技术背景核小体（nucleosome）是染色质的最小结构单位，由组蛋白H2A-H2B双体和H3-H4双体构成的组蛋白八体结构（octamer），外层涵盖146碱基DNA。
其结构中组蛋白N末端为游离状态，且高度进化保留，在特定氨基酸部位发生诸如甲基化、乙酰化、磷酸化修饰，以改变其电荷和功能。
组蛋白上特定赖氨酸残基的ε氨基基团的乙酰化通过组蛋白乙酰转移酶（Histone Acetyltransferase；HA T；EC2.3.1.48）催化产生，具有表观遗传学的调节作用，达到染色体重构（remodeling），染色质松弛打开，促使基因转录。
其功能异常将导致肿瘤、神经退行性疾病、AIDS和炎症。
组蛋白乙酰转移酶，又称为赖氨酸乙酰转移酶（lysine acetyltransferase）；KAT），分成二型，细胞核内的A型，包括P300/CBP、Gcn5、TAFII250等，和细胞浆内的B型，例如Hat1。
其又分成六类：P300/CBP（P300/cAMP Responsive Element-Binding Protein），包括P300、CBP等；GNAT（Gcn5-related N-acetyltransferase），包括Gcn5、PCAF、Hat1、Elp3、Hpa2、Hpa3、A TF-2、Nut1等；MYST（MOZ、ybf2/sas3、sas2、Tip60），还包括Esa1、MOF、MORF、HBO1等；核受体共激活因子（nuclear receptor co-activator），包括SRC-1、SRC-3、ACTR、TIF2；TAFII250（TATA box binding protein associated factor）；TFIIIC（transcriptional factor IIIC）等。
锦鲤墨蝶呤还原酶基因的克隆、表达和定位分析胡菊1，冯彩1，马晓1，吴利敏1，刘慧芬1，宋红梅2，胡隐昌2，田雪1*，李学军1(1. 河南师范大学水产学院，河南省水产动物养殖工程技术研究中心，河南新乡 453007；2. 中国水产科学研究院珠江水产研究所，农业农村部休闲渔业重点实验室，广东广州 510380)摘要：为探究SPR在锦鲤体色形成中的作用，实验利用RACE技术获得spr cDNA全长序列，并分析其时空表达模式，同时利用Western blot和免疫组织化学方法检测SPR蛋白在皮肤、鳍条和鳞片中的分布和表达情况。
结果显示，spr cDNA全长879 bp，包含132 bp 和134 bp的5′和3′非编码区，开放阅读框510 bp，编码170个氨基酸残基。
氨基酸序列比对和系统进化树分析显示，锦鲤SPR具有保守的adh_short_C2结构域，与金鱼相似性高达97.7%。
spr在各组织中均有表达，其中皮肤的表达量最高。
spr在锦鲤个体发育的4个阶段表现为先降后升。
纯红、纯白及红白3种体色锦鲤皮肤、鳞片和鳍条中spr mRNA和蛋白表达水平基本一致，在纯红锦鲤皮肤中表达量最高，红白锦鲤白色皮肤、鳞片和鳍条的表达量最低。
SPR组织定位分析显示，红色锦鲤和白色锦鲤皮肤中均检测到阳性信号，其中红色皮肤阳性信号强度高于白色皮肤。
研究表明，spr可能与锦鲤红/黄色素细胞的分化和形成具有一定相关性，参与了锦鲤体色的形成。
关键词: 锦鲤；spr；基因克隆；蝶啶代谢；体色中图分类号: Q 785; S 917.4文献标志码: A体色是鱼类的重要表型性状之一，由色素细胞形成[1]。
鱼类皮肤及鳞片中色素细胞的种类、数量和分布都会影响其体色[2]。
色素细胞由外胚层神经嵴细胞分化形成。
在胚胎发育过程中，神经嵴细胞沿背腹轴分化成包括色素细胞在内的不同类型细胞[3]。
相对于哺乳动物只具有一种黑色素细胞，鱼类具有6种色素细胞，包括黑色素细胞、红色素细胞、黄色素细胞、虹彩细胞、蓝色素细胞和白色素细胞[4]。
细胞表面的聪明受体作者:王曼徐华强来源:科学杂志（）录入:Admin 字体:构成生物体数以亿计的细胞并非孤立地存在，而是一直处于互相联系中，感知周围环境的变化，作出相应反应，因为它们表面有“聪明”的受体。
强光使人闭眼、花香使人愉悦、黑暗使人恐惧……，你有没有想过，人的大脑是如何感知外部环境变化并作出反应的？人的身体由数万亿个细胞组成并精密协调地工作，完成各种生理功能，这其中又是什么充当传感器来传递信息，使细胞感知周围环境。
这些问题一直是个谜，在20世纪的大部分时间里，人们不清楚充当传感器的这些物质是由什么组成的，以及它们如何工作。
两位医生出身的科学家经过不懈的努力，揭示了其中的奥秘：细胞表面存在着一类称为G 蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor，简称GPCR)的蛋白质，它将从外界接受的不同信号分子，通过自身构象的变化激活细胞异源三聚体的鸟苷酸结合蛋白（即G蛋白），后者将信号传至胞的效应分子引起反应。
这两位科学家是美国霍华德·休斯医学研究所和美国杜克大学医学中心医学教授莱夫科维茨（Robert Joseph Lefkowitz），斯坦福大学医学院分子与细胞生理学教授科比尔卡（Brian Kent Kobilka）。
因为他们突破性地揭示了G蛋白偶联受体的在工作机制，共同获得了2012年度诺贝尔化学奖。
莱夫科维茨1968年利用放射性追踪细胞受体，将碘同位素标记糖皮质激素和肾上腺素，证明了受体独立于腺苷酸环化酶（AC）的存在，随后分离纯化了β2肾上腺素能受体（β2-adrenergic receptor），证实了细胞表面受体的存在。
后加入的科比尔卡则将编码β-肾上腺素能受体的基因从人类基因组中分离出来，并创造性地获得了β-肾上腺素能受体被激素激活并向细胞发送信号的精确图像，弄清了它的三维结构及其信号转导机制。
什么是G 蛋白偶联受体生物体的基本单位是细胞，细胞由细胞膜及其的细胞质和细胞核组成，外界信号进入细胞首先要通过细胞膜，水和氧气等小分子物质能自由通过，而某些离子和大分子物质则不能自由通过。
我国药用植物次生代谢产物功能基因研究概况（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【摘要】综述了近年来我国药用植物次生代谢产物功能基因的研究方法和内容，着重介绍了萜类、黄酮类、生物碱类、酚类、多糖类、凝集素等次生代谢产物合成相关功能基因的研究现状，对药用植物次生代谢产物合成相关功能基因的应用前景作了介绍，为今后药用植物功能基因的大规模研究和利用提供借鉴。
【关键词】药用植物次生代谢产物功能基因Abstract：The content and methods of our country’s latest functional genomics study of medicinal plant secondary metabolism were reviewed, by focusing on the synthesis of terpinoids, flavonoids, alkaloids etc. The research progress and potential application in this new area were also commented.Key words：Medicinal Plant; Secondary metabolism; Functional genomics; Research progress1995年生物学家提出“后基因组(postgenome)”的概念，即在基因组静态的作图、碱基序列分析基础上转入对基因组动态的生物学功能的研究。
随着人类基因组计划(HGP)的顺利进行，基因组学的研究从结构基因组学(structural genomics)开始过渡到功能基因组学(functional genomics)，结构基因组学代表基因组分析的早期阶段，以建立生物体高分辨遗传、物理图谱为主；功能基因组学代表基因分析的新阶段，是利用结构基因组学提供的信息，发展和应用新的实验手段系统地研究基因功能，它以高通量、大规模实验方法及统计和计算机分析为特征。
细胞色素P450酶在植物次生代谢中的作用机制细胞色素P450酶（Cytochrome P450，CYP）是一类烟酰胺腺嘌呤核苷酸（NADPH) 依赖性氧化酶，广泛存在于所有的生物领域，包括动物、植物和细菌。
这些酶具有多种功能，包括生物合成、代谢、解毒及药物转化等方面的作用。
在植物的次生代谢中，细胞色素P450酶参与了多种次生代谢物的合成，具有重要的生物学意义。
一、细胞色素P450酶介绍细胞色素P450酶是一种独特的酶系统，包括铁血红蛋白、NADPH氧化酶和膜结合的细胞色素P450同源蛋白。
细胞色素P450同源蛋白是一种酶促氧化酶，靠铁原子催化多种底物的氧化反应。
它们主要存在于内质网膜和线粒体膜中，在质膜上也有一些亚型。
细胞色素P450酶的氧化反应一般是在底物的α位点上发生，生成氧化的代谢产物。
它们广泛参与了多种化合物的代谢和生物合成作用，如激素、药物、固醇、胆固醇等活性物质。
在植物中，细胞色素P450酶同样是一个复杂而重要的酶系统。
它们在植物中表现出了极大的多样性和复杂性。
目前已经鉴定出数以千计的植物细胞色素P450酶同源蛋白，并且在其代谢途径中发挥着关键的作用。
二、细胞色素P450酶在植物次生代谢中的作用植物次生代谢是指植物在代谢的过程中，参与生长发育、逆境响应和互惠共生等生物学过程的化合物产生。
植物次生代谢产物种类繁多，其中包括生物碱、次级代谢产物、黄酮类物质、苯丙素等。
植物细胞色素P450酶同源蛋白在植物次生代谢中发挥着重要的作用。
1、生物碱合成生物碱是一种类型的次生代谢产物，被广泛分布在植物王国中。
它们的生物合成过程是经过细胞色素P450酶同源蛋白的催化作用而生产的。
其中比较典型的代表，如吗啡生物合成中的皮氏副路途及肉桂酸型生物碱的合成等。
2、次级代谢产物合成次级代谢产物可视为植物次生代谢产物的一个子集，包括硫化合物、类黄酮、类胡萝卜素、异蒎烯等。
细胞色素P450酶同源蛋白在植物仲有机酸合成中也发挥着重要的作用。
细胞色素P450在植物次生代谢中的作用研究随着人们对天然植物产物的重视和需求的逐渐增长，对于植物次生代谢的研究也越来越深入。
植物次生代谢是指植物在生长和发育过程中所进行的生化反应，例如生产化合物、抗氧化反应、生物合成和降解等。
其中，细胞色素P450（Cytochrome P450, CYP）是一种重要的酶类，在植物次生代谢中担任着重要的角色。
细胞色素P450作用原理细胞色素P450是一种半胱氨酸铁蛋白酶，是动植物代谢化合物的一个广泛的酶类系统。
细胞色素P450通常表现为单一酶或同工酶的家族，它们广泛存在于细胞质和内质网膜等细胞器内。
细胞色素P450通过对目标化合物的氧化反应而产生代谢产物，从而实现特定的生化反应。
植物细胞色素P450植物中的细胞色素P450家族很大，有超过500种的不同的编码基因。
植物细胞色素P450酶的功能非常多样，包括植物次生代谢、激素合成、环境胁迫应答以及甾体生物合成等等。
其中，植物次生代谢链条的合成、改变或者消除都会需要到细胞色素P450的功能。
植物次生代谢与人类健康植物次生代谢产物具有重要的医学和生物学意义。
例如植物多酚类，它们具有抗氧化性和免疫力增强特性。
黄酮类化合物具有抗炎、抗过敏和心血管保健作用等。
其中酚类、黄酮类、生物碱类和萜类等天然产物都是由细胞色素P450酶合成的。
细胞色素P450在植物次生代谢中的作用研究细胞色素P450在植物次生代谢中的作用，已经得到国内外各界研究者们高度关注。
在研究中，常采用基因克隆、功能验证、特定酶系统交互作用、酶学研究和分子筛选等手段，对细胞色素P450在植物次生代谢中的调控机制和合成途径等方面进行了深入的探讨。
结论总的来说，细胞色素P450在植物次生代谢中的作用是不可忽视的。
细胞色素P450酶通过对目标化合物的氧化反应而产生代谢产物，实现特定的生化反应，具有非常重要的理论和实际价值。
未来，相关行业和学术界将对它在最终产物生产与过程上的控制和增加可持续性的研究加速深入。
紫杉醇生物合成研究历史、现状及展望邱德有;张彬;杨艳芳;邵芬娟;滕文静【摘要】Taxol is a diterpene isolated from Taxus. It is one of the most widely used compounds in the treatment of lung, ovarian and breast cancer. In this paper, the history of taxol biosynthesis research, its current status and the present research progress are reviewed. The future directions as well as the prospects of taxol biosynthesis research are also discussed.%紫杉醇是从红豆杉中分离出来的一种二萜类化合物，是目前临床上使用最广泛的抗癌药物之一。
回顾了紫杉醇生物合成的研究历史，主要包括参与红豆杉紫杉醇生物合成的结构基因、调控基因、红豆杉代谢组、内生真菌紫杉醇生物合成研究历史以及国际上紫杉醇生物合成专利情况等。
介绍了近年来红豆杉和内生真菌紫杉醇生物合成研究的现状。
最后探讨了本领域未来的研究方向并对其前景进行展望。
【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】9页(P56-64)【关键词】紫杉醇;生物合成;现状;前景【作者】邱德有;张彬;杨艳芳;邵芬娟;滕文静【作者单位】中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室，北京 100091;国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100190;中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室，北京 100091;中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室，北京 100091;国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100190【正文语种】中文紫杉醇（Taxol）是红豆杉属植物中的一种二萜类化合物。
红豆杉抗肿瘤研究进展及开发————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ红豆杉抗肿瘤研究进展及开发摘要:红豆杉又名紫杉、也称赤柏松，是国家一级保护植物，被称为植物王国里的“活化石”,主要分布于广东、广西、江西、河南、陕西、甘肃等省的山地，是集观赏、材用、药用为一体的经济价值极高的树种。
红豆杉以其独特的抗肿瘤机理和疗效显著而风靡全球,从而促成了世界性开发红豆杉和提取紫杉醇的潮流。
本文就近年来对红豆杉抗肿瘤研究及开发做一综述。
关键词:红豆杉;抗肿瘤；紫杉醇；多糖引言红豆杉属植物为常绿乔木或灌木,分布于北半球温带至中亚热带地区，全世界有11种,国外有6种，即欧洲红豆杉、短叶红豆杉、加拿大红豆杉、佛罗里达红豆杉、杂种紫杉、球果红豆杉[1]。
1.红豆杉概况1.1.红豆杉分布及种类我国红豆杉属植物有４种和1变种，分别是中国红豆杉、东北红豆杉、云南红豆杉、西藏红豆杉和南方红豆杉。
中国红豆杉主要分布于华南、西南区5０0－３000m落叶阔叶林、华中10０0-2000m以上的山地上部,现有资源较多，被破坏较少；东北红豆杉分布于黑龙江东南部、吉林东部和辽宁东部;云南红豆杉主要天然分布于云南西部、四川西南部、西藏东南部海拔高度1４00－４300m的中山、亚高山针叶林、针阔混交林、湿性常绿阔叶林和季风常绿阔叶林内；西藏红豆杉在云南西北部、西藏南部和东南部等地区都有分布；南方红豆杉,又叫美丽红豆杉是中国分布最广的红豆杉种［2]。
1.2.红豆杉资源情况红豆杉因其独特的观赏价值，生态价值，建材价值等而有广阔的市场前景[3］，而从红豆杉中发现了紫杉醇这一著名的抗肿瘤天然产物，更是让红豆杉成为近３0年的研究热点[4]。
自１992年美国食品药品管理局（FAD）批准紫杉醇作为治疗晚期癌症的药物以来,我国的野生红豆杉资源过度砍伐日益加重,同时红豆杉自然繁殖更新能力很低且周期长[5]，这些因素导致野生红豆杉资源遭到严重破坏，而且野生红豆杉的很多生物学特性限制了自然群落的发展［6］。
探讨中药功效成分合成生物学研究进展23800字中药(Chinese herbology、Traditional Materia Medica)，是指在汉族传统医术指导下应用的药物。
中药按加工工艺分为中成药、中药材。
中药主要起源于中国，除了植物药以外，动物药如蛇胆，熊胆，五步蛇，鹿茸，鹿角等;介壳类如珍珠，海蛤壳;矿物类如龙骨，磁石等都是用来治病的中药。
少数中药源于外国，如西洋参。
[摘要] 中药功效成分是中药发挥防病治病等重要作用的主要活性物质，大多数的中药功效成分都来自药用生物次级代谢产物衍生物。
目前中药功效成分的获取主要是从源生物中直接提取，提取成本高，收益极低。
中药微生物合成生物学，通过在微生物中导入目标产物的合成途径，利用微生物进行发酵生产目标成分，是一项具有发展前景的中药活性物质获取途径。
通过异源宿主发酵大规模产中药功效成分，解决了中药功效成分含量低，提取分离困难，未来将极大缓解中药功效成分供需不足的局面。
该文从中药功效成分合成生物学实例进展以及中药功效成分合成生物学策略2个方面对中药功效成分合成生物学进行综述。
[关键词] 中药功效成分;合成生物学中药功效成分是中药发挥防病治病等功能的物质基础，其大多是来自药用植物的次生代谢产物或其衍生物，具有多种药理学活性，如抗癌，抗氧化，提高免疫力等。
根据生物活性的起源这些中药功效成分可分为苯丙烷类(phenylpropanoids)、异戊二烯类(isoprenoids)、多聚酮类(polyketides)、生物碱类(alkaloids)以及黄酮类(flavonoids)[1]。
不同种类的中药功效成分在药物开发中均有应用，如抗疟疾药物青蒿素，用于治疗阿兹海默症的石杉碱A，用于治疗感冒的麻黄素、抗癌药物喜树碱以及对埃博拉病毒感染具有治疗效果的粉防己碱，在治疗肥胖中有巨大潜力的南蛇藤醇等[24]。
这些例子都展示了中药功效成分在疾病治疗与防御以及其他未解决的疾病方面有很大的应用前景。
工程化酿酒酵母合成植物三萜类化合物朱明;王彩霞;李春【摘要】Triterpenoids (such as glycyrrhetinic acid, saponin ) is the main existence form of many drugs that play a pharmacological activities within the cells. Except used as the main active ingredients of drugs, some of them also can be used as a sweetener. But the amount of triterpenoids in plant (the origin source) is very low, which restrict its development and utilization. With the discovery of key enzymes in terpenoids metabolism, the whole metabolic pathway of terpenoids is clear increasingly. In recent years, the rapid development of synthetic biology lays a solid foundation for triterpenoids production by microbial fermentation. This paper reviews the triterpenoids biosynthesis pathway in Saccharomyces cerevisiae and cytochrome P450 monooxygenase (CYP450) which plays an important role in the whole pathway.%三萜类化合物如甘草次酸、皂苷等是许多药物在细胞内发挥药理活性的主要存在形式,可作为药物的主要活性成分,有些还可作为甜味剂等.但是萜类化合物在天然植株中含量很低,不能很好地对其开发和利用.随着萜类物质代谢中关键酶的发现,整个萜类代谢途径变得清晰.近年来合成生物学快速发展,为利用微生物发酵生产三萜化合物奠定了基础.综述了酿酒酵母中三萜化合物的合成途径及在此途径中起重要作用的细胞色素单氧化酶的研究进展.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(066)009【总页数】7页(P3350-3356)【关键词】三萜类化合物;皂苷;β-香树脂醇;CYP450氧化酶;合成生物学【作者】朱明;王彩霞;李春【作者单位】天津大学化工学院,系统生物工程教育部重点实验室,天津 300072;北京理工大学生命学院,北京 100081;天津大学化工学院,系统生物工程教育部重点实验室,天津 300072;北京理工大学生命学院,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】Q819三萜类化合物是一类由多个异戊二烯单位构成的含有30个碳原子的烃类含氧衍生物。
