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Compartmentalized Metabolic Engineering for Artemisinin Biosynthesis and Effective Malaria Treatment by Oral Delivery of Plant Cells

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Molecular Plant 2016年第11期9卷 1464-1477页

作者： Karan malhotra Mayavan Subramaniyan Khushboo Rawat Md. Kalamuddin M. Irfan Qureshi pawan malhotra Asif Mohmmed Katrina Cornish Henry Daniell Shashi Kumar1 Metabolic Engineering Group Malaria Research Group International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology Aruna Asaf Ali Marg New Delhi 110067 India Department of Biotechnology Jamia Millia Islamia New Delhi 110025 India Department of Horticulture and Crop Science The Ohio State University Wooster OH 44691 USA Department of Biochemistry School of Dental Medicine University of Pennsylvania Philadelphia PA 19104 USA

Artemisinin is highly effective against drug-resistant malarial parasites, which affects nearly half of the global population and kills 〉500 000 people each year. The primary cost of artemisinin is the very expensive process used to extract and purify the drug from Artemisia annua. Elimination of this apparently unnecessary step will make this potent antimalarial drug affordable to the global population living in endemic regions. Here we reported the oral delivery of a non-protein drug artemisinin biosynthesized （~0.8 mg/g dry weight） at clinically meaningful levels in tobacco by engineering two metabolic pathways targeted to three different cellular compartments （chloroplast, nucleus, and mitochondria）. The doubly transgenic lines showed a three-fold enhancement of isopentenyl pyrophosphate, and targeting AACPR, DBR2, and CYP71AV1 to chloroplasts resulted in higher expression and an efficient photo-oxidation of di- hydroartemisinic acid to artemisinin. Partially purified extracts from the leaves of transgenic tobacco plants inhibited in vitro growth progression of Plasmodium falciparum-infected red blood cells. Oral feeding of whole intact plant cells bioencapsulating the artemisinin reduced the parasitemia levels in challenged mice in comparison with commercial drug. Such novel synergistic approaches should facilitate low-cost production and delivery of artemisinin and other drugs through metabolic engineering of edible plants.

关键词： bioencapsulation oral delivery of plant material dihydroartemisinic acid isopentenyl pyrophosphate,plant transformation drug biosynthesis

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恶性疟原虫abstrakt同源基因的克隆及DEAD盒家族蛋白的序列分析(英文)

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动物学报 2004年第3期50卷 420-430页

作者：宋平张竞男 pawan malhotra Narendra TUTEJA Virender Singh CHAUHAN 李奎华中农业大学动物科技学院武汉430070 武汉大学生命科学学院教育部发育生物学重点实验室武汉430072 联合国遗传工程和生物技术国际中心

DEAD盒蛋白家族的ATP依赖性的RNA解旋酶类参与细胞内几乎所有的RNA代谢过程 ,在几乎所有生物的细胞生长发育过程中扮演着众多不可或缺的角色。在本实验中 ,通过PCR和探针杂交相结合的筛选方法 ,筛选恶性疟原虫 (Plasmodiumfalciparum)... 详细信息

DEAD盒蛋白家族的ATP依赖性的RNA解旋酶类参与细胞内几乎所有的RNA代谢过程 ,在几乎所有生物的细胞生长发育过程中扮演着众多不可或缺的角色。在本实验中 ,通过PCR和探针杂交相结合的筛选方法 ,筛选恶性疟原虫 (Plasmodiumfalciparum)的基因组文库 ,克隆了FH1F———abstrakt同源基因的完整序列。通过搜索已经完成测序的恶性疟原虫基因组数据库 ,推测FH1F序列定位在第 5条染色体上。FH1F全长2 80 4bp,包含一个 1 1 6 1bp的完整阅读框 ,编码一个由 386个氨基酸组成的蛋白。对FH1F蛋白序列用BlastP进行搜索和分析以及用DNAStar与许多典型的DEAD盒蛋白序列进行比对分析 ,结果均提示FH1F蛋白应该是DEAD盒家族的一个Abstrakt蛋白。另一方面 ,用DNAStar对已知所有完整的DEAD盒蛋白进行详细的序列分析以及用Mega对这些序列进行系统发育研究的结果都显示 :DEAD盒家族的蛋白聚类成为若干不同的亚群 ;与DEAD盒蛋白的一般保守序列相比 ,Abstrakt,eIF 4A ,Vasa ,P6 8等不同亚群的DEAD盒蛋白在保守区具有各自不同的结构特征。本文对不同的DEAD盒蛋白的结构特征进行了总结并试图给出不同亚群分类上的结构标准。

关键词：恶性疟原虫 abstrakt 同源基因克隆 DEAD盒序列分析 RNA解旋酶

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