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构建酿酒酵母细胞工厂从头合成倍半萜类化合物α-新丁香三环烯和β-石竹烯

2021-11-29李晓东杨成帅王平平严兴周志华

合成生物学 2021年5期

李晓东,杨成帅,王平平,严兴,周志华

(1 中国科学院分子植物科学卓越创新中心,合成生物学重点实验室,上海 200032; 2 中国科学院大学,北京100049; 3 中国科学院深圳先进技术研究院,深圳合成生物学创新研究院,中国科学院定量工程生物学重点实验室,广东 深圳 518055)

人参为五加科人参属植物人参(Panax ginseng)的根茎部分,是我国以及东亚、东南亚地区一种传统的名贵中药材,具有较高的药用价值和食用价值。在我国,人参用于强身、保健、抗癌和抗衰老已有超过2000 年的历史[1]。据《神农本草经》记载,人参“补五脏,安精神,定魂魄,止惊悸,除邪气,明目开心益智,久服身轻延年”。对人参的化学研究表明,其主要有效活性成分有人参皂苷、多糖类、人参炔醇、氨基酸和人参挥发油等[2]。其中,人参挥发油类组分有着不可或缺的作用。人参挥发油可以通过破坏菌体细胞壁、影响细菌物质和能量代谢来抑制细菌生长[3];同时可通过诱导细胞凋亡实现抗肿瘤作用[4];在心血管保护方面,人参挥发油还能显著抑制心肌缺血损伤,改善人体微循环[5]。

α-新丁香三环烯(α-neoclovene)和β-石竹烯(β-caryophyllene)是人参挥发油的主要成分之一[6],它们对于人参独特的药理功效有一定的贡献,具有良好的开发前景。β-石竹烯的生物活性研究表明,其具有抗癌[7]、抗炎、抗氧化及保护神经等多种生理活性[8]。β-石竹烯不仅自身具有抗癌活性而且还可以通过增加细胞膜的通透性来显著提高其他化疗药物的抗癌活性。例如,β-石竹烯可以增加紫杉醇对细胞膜的通透性[9],使其对结肠腺癌细胞DLD-1 的抑制活性提高10 倍。……

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