E-原則下的合成生物學研究新進展
多酚,包括黃酮類和芪類,是植物中常見的次生代謝產物,長期以來在促進人類健康方面發揮重要作用。芪類化合物不僅具有抗氧化、神經保護、抗炎、抗癌、抗菌和抗糖尿病等益處,被視為天然對抗諸多人類疾病的必不可少的組成部分。在芪類化合物中,備受矚目的白藜蘆醇由於其廣泛應用於食品、藥品和化妝品中,扮演著重要角色。
然而,白藜蘆醇在藥代動力學方面仍然存在挑戰,包括半衰期短、溶解度低、吸收效能有限以及生物利用度難以達到治療所需血漿濃度的問題。為了克服這些挑戰,異戊烯基化作為一種常見的化學修飾手段,被應用於調整多酚的性質和生物功能,從而提高其生物利用度。研究顯示,異戊烯基化的白藜蘆醇相較於未修飾的白藜蘆醇具有更高的生物活性。
化學合成的挑戰
然而,這些化合物在自然環境中的稀缺性限制了它們在藥物和營養品領域的應用。傳統的植物提取方法不僅在經濟上不可行,還對環境造成危害。因此,亟需設計高效、環保和可持續的合成方法來生產這些分子。
研究新進展
最近,中國科學院華南植物園的楊寶團隊透過白藜蘆醇合成途徑和戊烯化途徑在大腸桿菌內共同表達,成功實現了異戊二烯基化白藜蘆醇的生物合成。透過對相關酶的過表達和代謝通量的重塑,進一步提升了重要前體物質乙醯輔酶A和丙二醯輔酶A的積累,最終創造出高產量菌株。
該研究成果發表在Green Chemistry期刊上,論文名為“異源代謝工程驅動的大腸桿菌中戊烯基化白藜蘆醇的合成”,通訊作者為中國科學院華南植物園研究員楊寶,他主要從事功能食品學研究。
關鍵研究發現
在研究中,白藜蘆醇的生物合成途徑及其異戊烯基化的機制被詳細闡釋。白藜蘆醇的生物合成是基於L-苯丙氨酸或L-酪氨酸作為底物,經過一系列酶催化逐步轉化而得。而白藜蘆醇的異戊烯基化則依賴於特定的異戊烯基轉移酶的催化作用。
透過將IacE和DMAPP合成途徑整合到同一質粒中,並最佳化培養條件,研究團隊獲得了高產量的重要前體物質。在進一步的研究中,透過反義RNA的引入,成功提升了異戊烯基白藜蘆醇的產量,為微生物合成類似化合物提供了新思路。
研究意義與展望
這項研究的成功標誌著微生物生產戊烯基化二苯乙烯類化合物的重要突破,為未來這些化合物在醫藥和保健領域的應用奠定了堅實基礎。進一步的研究將繼續探索優化合成途徑,提高產量和生物利用度,為未來藥物和保健品的生產貢獻更多可能性。
文章相關關鍵詞:多酚、芪類化合物、白藜蘆醇、異戊烯基化、生物合成。