丹参素( danshensu)
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丹参素( danshensu)
• 植物来源:唇形科植物丹参 Salvia miltiorrhiza 和甘西鼠尾草的根
丹参丹参酮
丹参素
• 药理药效:• 对心肌的作用• 抑制血小板聚集及抗凝作用• 抗菌消炎及增强机体免疫作用• 抗动脉粥样硬化及降血脂作用• 抗血栓形成作用• 防止创面的过度愈合,对增生性疤痕的治疗作用• 扩张冠状动脉作用• 治疗肝损伤的作用• 改善神经功能缺损,并减少脑水含量• 丹参素对肺心病的治疗• 丹参素抗肿瘤作用• 丹参素对高原病的防治• 丹参素对银屑病的治疗作用
生物法合成丹参素策略
• Top-down approach• Bottom-up approach• MIX
Top-down approach
rosmarinic acid biosynthesis II
tyrosine 3-monooxygenaseReaction: 1.14.16.2
• 使用四氢生物蝶呤 (BH4,蝶啶类辅因子 )和亚铁离子 (Fe2+)作为辅酶
rosmarinic acid biosynthesis I
3,4-dihydroxyphenylalanine transaminase
http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=NIL&object=MONOMER-14281&redirect=T
hydroxyphenylpyruvate reductase(HPPR)
It is possible, though not proven, that the reaction product is the R(+)-stereoisomer of 4- or 3,4- hydroxyphenyllactate since the rosmarinic acid only accepts the R(+)-isoforms.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/CAD47810?report=GenPept
tyrosine biosynthesis I
Bottom-up approach
酪氨酸
苯丙氨酸
1.苯环上的羟化酶(单加或双加)2.酮基的还原酶
人工合成途径推测
4-HPP
酪氨酸
tybB d-ldh
hpaBC丹参素
hpaBC
d-ldh
d-ldh 来自植物乳杆菌的 D-乳酸脱氢酶hpaBC 大肠杆菌内源的 FAD依赖的 4-羟基苯乙酸间位羟化酶
Yao, Y.-F., et al., Metabolic engineering of Escherichia coli for production of salvianic acid A via an artificial biosynthetic pathway. Metab. Eng. (2013) (IF:6.859)
工程菌构建d-ldh和
hpaBC共表达载体
L-酪氨酸生产菌株(大肠杆
菌)
丹参素生物合成工程菌
72h消耗 13.7g/L的葡萄糖可以合成 7.14g/L的丹参素,转化率达到 0.47mol/mol对比丹参药材提取率为 0.246%
问题• 1.工业应用的问题:• 丹参素为水溶性的溶质,纯化回收难度较大• 发酵不稳定,过程不易控制,易生成副产物多巴胺• 2.缺乏理论支持:• 培养基中添加酵母粉的影响• 丹参素生物合成路径未知,设计的路径可能只是一部分合成途径,并非 L-酪氨酸一条途径
苯丙氨酸
苯丙酮酸
丹参素
接着推测
苯丙氨酸羟化酶 PAH
• 使用四氢生物蝶呤 (BH4,蝶啶类辅因子 )和亚铁离子 (Fe2+)作为辅酶的单加氧酶类蛋白质
将苯丙氨酸侧链上的苯环羟基化为酪氨酸
对羟基苯甲酸酶 PHBH 4-hydroxybenzoate 3-monooxygenase
物种来源:Pseudomonas fluorescens( PDB中有三维结构 ID: 1PDH )
Pseudomonas aeruginosa
需要 FAD和NADH、 NADPH做辅酶
基因调研酮基还原酶 苯环上的羟化酶
1. D-ldh植物乳杆菌
hpaBC大肠杆菌
2. HPPR彩叶草
PHBH
荧光假单胞菌
MIX
L-Tyrosine
tybB
4-HPP
L-dopa
3,4-dihydroxyphenylpyruvate
danshensu
(R)-3-(4-hydroxyphenyl)lactate
hpaBC/PHBH
3,4-dihydroxyphenylalanine transaminase
D-ldh/HPPR
hpaBC/PHBHD-ldh/HPPR
hpaBC/PHBH
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