内生真菌石杉碱甲生物合成途径及代谢调控研究

石杉碱甲(HupA)是目前治疗阿尔茨海默症最有前景的生物碱类药物。由于化学合成、石松属植物栽培及细胞培养等生产技术一直无法突破，HupA仅能从野生蛇足石杉等石松属植物中提取，存在原料短缺和环境破坏等严重问题，内生真菌发酵生产HupA成为可供选择的替代方式。.生物合成途径的阐明是采用基因组学、代谢工程、组合生物合成等现代生物技术生产代谢产物的基础。蛇足石杉等石松属植物的体外繁殖(愈伤组织和细胞培养)技术长期未能解决，严重制约了HupA等石松生物碱生物合成途径研究的开展。本研究以自主拥有的高产HupA内生真菌为对象，研究前体物质对HupA合成影响，采用同位素标记前体物质喂饲及核磁共振技术，结合LC/ESI/MS分析，开展内生真菌HupA生物合成途径和代谢调控研究。研究结果可阐明内生真菌HupA生物合成途径，为揭示植物HupA生物合成途径提供基础资料，同时为利用内生真菌发酵生产HupA奠定基础

石杉碱甲(HupA)是目前治疗阿尔茨海默症最有前景的生物碱类药物。迄今，有关HupA等石松生物碱代谢调控与生物合成途径研究非常有限。本研究以自主拥有的高产HupA 内生真菌Shiraia sp. Slf14为对象，开展了内生真菌HupA 生物合成途径和代谢调控研究，结果表明：传代过程中，内生真菌HupA生物合成能力快速衰退，少量添加HupA可减缓其衰退进程；发酵过程中添加0.2 g•L−1 的L-lysine有利于HupA的合成，这证明L-lysine为HupA的合成前体化合物；通过基因组测序技术我们推测了HupA生物合成途径相关基因簇，进一步证明HupA的L-lysine起源生物合成途径。此外，对Shiraia sp. Slf14主要次级代谢进行了分离，获得齿孔醇、9,12-十八二烯酸-2,3-二羟基丙酯、十八烷酸-2,3-二羟基丙酯、十六烷酸-2,3-二羟基丙酯、竹红菌甲素、竹红菌乙素、痂囊腔菌素B、痂囊腔菌素C和亚油酸等9个化合物。本研究结果不仅为揭示植物HupA 生物合成途径提供基础资料，同时为利用内生真菌发酵生产HupA 奠定基础。