遗传操控RAS和CYP98A14关键酶基因提高丹参中酚酸含量及其生物活性
FoodChemistry
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●成果介绍
近日，浙江中医药大学药学院开国银教授团队在国际期刊《FoodChemistry》(IF：6.，中科院一区，Top)发表了题为“ImprovedphenolicacidcontentandbioactivitiesofSalviamiltiorrhizahairyrootsbygeneticmanipulationofRASandCYP98A14”的研究论文。硕士生付蓉为第一作者，开国银教授为通讯作者。
研究背景：
丹参为唇形科鼠尾草属的双子叶植物，因其干燥根及茎具有活血化瘀、提神醒脑、养血安神及祛瘀止痛等作用，是我国常用的传统中药材，在《神农本草经》、《本草纲目》等多个草本药用古籍中均有详细记载。丹参有效成分具有多方面的药理活性，水溶性的酚酸类化合物是其主要活性物质之一，包括迷迭香酸(RA)和丹酚酸B(SAB)等已被广泛用于食品、药品和化妆品等中，市场需求旺盛。因此，利用生物技术提高丹参中的健康功效成分对于满足不断增长的市场需求具有积极意义。
近期该团队中孙美红等(TheAP2/ERFtranscriptionfactorSmERFpositivelyregulatesthebiosynthesisofphenolicacidsinSalviamiltiorrhiza.JournalofExperimentalBotany,,70,-)研究发现SmERF主要通过激活RAS作为靶基因的表达来促进丹参酚酸类的积累合成。同时，邓昌平等(SmMYB2promotessalvianolicacidbiosynthesisinthemedicinalherbSalviamiltiorrhiza.JournalofIntegrativePlantBiology,,doi:10./jipb.)揭示了一种MeJA响应性R2R3-MYB转录因子SmMYB2则通过CYP98A14作为靶基因来调控丹参次级代谢产物的生物合成。上述结果暗示生物合成酶基因RAS及CYP98A14是丹参酚酸代谢合成的关键靶点。然而，有关利用代谢工程手段直接过表达生物合成基因RAS或CYP98A14来促进丹参酚酸的生物合成尚未见公开报道。
研究内容：
该团队通过遗传工程手段获得了关键酶基因RAS或CYP98A14的转基因丹参毛状根；提取毛状根中的总酚酸，进行福林酚定性测定总酚酸；HPLC测定迷迭香酸与丹酚酸B含量；DPPH抗氧化活性评估和体外抑菌实验。
研究结果：
迷迭香酸合酶(RAS)和细胞色素P蛋白(CYP98A14)是参与酚酸生物合成的两个关键酶。在该团队研究中，RAS和CYP98A14基因通过遗传转化实验被导入到了丹参毛状根基因组中。RAS过表达和CYP98A14过表达株系中总酚酸的含量显著高于对照组株系(15.mg/gdw)，最显着的株系是RAS-52和CYP98A14-41，分别为26.mg/gdw和48.mg/gdw。同时，DPPH抗氧化活性结果表明，通过代谢工程手段获得的毛状根比对照具有更强的抗氧化能力。此外，过表达RAS或CYP98A14的丹参毛状根株系的酚酸提取物显示出比对照株系更优异的抗菌能力。
研究结论：
该团队揭示RAS或CYP98A14基因的过表达可以明显提高丹参毛状根中迷迭香酸和丹酚酸B的含量，具有更优异的抗氧化和抗菌活性，表明这是一种有效且适用的稳定积累酚酸的生物技术策略，也为遗传改造其他物种天然活性成分的生物合成提供了有益参考。
论文受资助信息：
该研究得到国家重点研发计划(YFC)，国家自然科学基金(,,)及上海市科委项目(17JC,)等的资助。
通讯作者与第一作者信息：
通讯作者简介：开国银，男，理学博士，教授，博士生导师。研究方向：药食植物代谢工程与活性评价。E-mail:kaiguoyin
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