超表达HnCYP82M3和DsTRI基因对颠茄托品烷生物碱合成的影响

作     者：穆德会 刘艳红 陈漂漂 谭艾娟 马炳南 潘航 张明生 强玮 MU De-hui;LIU Yan-hong;CHEN Piao-piao;TAN Ai-juan;MA Bing-nan;PAN Hang;ZHANG Ming-sheng;QIANG Wei

作者机构：贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵州贵阳550025 

出 版 物：《药学学报》 (Acta Pharmaceutica Sinica)

年 卷 期：2024年第59卷第3期

页      面：775-783页

核心收录：

学科分类：100703[医学-生药学] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(32200225) 贵州省省级科技计划项目(黔科合基础-ZK一般096) 贵州大学培育项目(贵大培育51号) 贵州大学引进人才科研项目(贵大人基合字58) 贵州省中药材现代产业技术体系建设项目(GZCYTX-02) 贵州大学大学生创新创业训练计划项目(贵大(省)创字2022(028)号) 剑河县省级科技特派员试验示范项目(剑科特派合10号) 

主　　题：CYP82M3 TRI 托品烷生物碱 颠茄 代谢工程 

摘      要：托品烷生物碱(TAs)是一类临床上广泛应用的抗胆碱药物,颠茄是提取TAs的主要药源植物,利用代谢工程技术大量获取TAs具有重要的产业价值。本研究基于开源引流代谢工程策略,在颠茄发根中超表达TAs合成途径分支处的细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase,CYP82M3)HnCYP82M3(来源于天仙子)和托品酮还原酶I(tropinone reductase I,TRI)DsTRI(来源于曼陀罗)两个酶基因,以期通过CYP82M3催化合成托品酮(开源),TRI进而将托品酮引入TAs合成的代谢方向(引流),大量促进3种TAs的积累。从天仙子根中克隆了HnCYP82M3基因,其编码氨基酸与颠茄AbCYP82M3序列一致性高达91.7%。单独超表达HnCYP82M3不影响颠茄发根TAs的含量,说明CYP82M3不是TAs合成的关键酶。同时超表达HnCYP82M3和DsTRI极大促进了3种TAs的积累,莨菪碱、山莨菪和东莨菪碱含量分别是对照的4.97倍、2.83倍和2.19倍,并且提高幅度大于DsTRI单表达。本研究证明分支点处酶基因共表达的开源引流策略是有效提高颠茄TAs合成的代谢工程新方法,为工业化大量获取TAs奠定了理论和技术基础。