合成中藥活性成分研究獲突破

　　本報訊&&&（記者秦&秋）日前，中國中醫科學院首席研究員黃璐琦與中國科學院大連化學物理研究所研究員趙宗保聯合，在國家自然科學基金委和科技部863、973項目的資助下，在中藥活性成分合成生物學研究方向取得重要進展，近期，該成果全文發表在頂級化學雜誌【美國化學會志】上，在多學科領域引起很大反響。
　　黃璐琦、趙宗保研究團隊在楊勝利院士的幫助指導下，以中藥丹參這一常用大宗中藥為目標，開展獲取丹參活性成分丹參酮類化合物的研究。丹參酮類化合物是丹參中一類松香烷型去甲二萜醌類化合物的活性成分，具有心血管、肝損傷以及保護抗腫瘤等生物活性，是丹參治療心腦血管疾病、感染性疾病、抗腫瘤和糖尿病等的物質基礎。這類活性成分目前主要通過從丹參根莖中提取得到，產量低，需要消耗大量藥材。由於提取物成分複雜，不利於闡明藥效機制和進行新藥研發。
　　因此，解析丹參酮的生物合成途徑，進行單一化合物的異源生產，具有重要科學意義和應用價值。在黃璐琦前期首次克隆丹參酮生物合成途徑上2條關鍵酶SmCPS、SmKSL全長基因的基礎上，研究團隊以丹參酮為目標，開展合成生物學理論指導下的二萜類化合物異源生物合成研究。建立了『模塊途徑工程』策略，顯著提高酵母細胞中代謝途徑快速組裝效率。在此基礎上，通過設計模塊組合方式，系統考慮途徑中涉及的前體供給、限速步驟、底物傳輸和代謝流分配等問題，對編碼SmCPS、SmKSL、法呢基焦磷酸合酶（FPS）、GGPP合酶和甲羥戊酸還原酶等5個蛋白的基因進行了操作，發現基因間融合表達及其融合順序對產物產量有明顯影響，二萜合酶SmCPS、SmKSL的反向融合表達順序有利於終產物產量的提高，最終得到的最優工程菌株在15-L發酵罐中培養，次丹參酮二烯產量達到365mg/L的國際先進水平。得到的菌株材料不僅可用於製備次丹參酮二烯，也為進一步解析丹參酮合成途徑奠定了基礎，而且對設計和改造萜類化合物代謝途徑，生產其他高值活性成分具有重要的借鑑意義。
　　業界專家認為，該項成果證實了中藥藥用活性成分單一化合物異源生產的可行性，具有重要科學意義和應用價值，是推進中藥現代化研究的重要環節。
　　由於我國經濟社會飛速發展、城市化進程加快、自然環境污染的加重及可耕地面積的銳減，藥用植物產生也深受影響。近年來大宗中藥材短缺時有發生，對我國健康產業的發展形成了嚴重製約。為應對這一不利形勢，一方面要加強中藥材種質資源的保護、提高中藥材科學種植水平，另一方面要加大尋找替代資源的力度。多年來對中藥開展的深入研究，已經發現多種中藥藥用活性成分，如能人工合成這些物質，無疑將成為中藥材的理想替代資源。