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人参和三七皂苷生物合成研究新进展！
来源：细胞工厂与生物刺激素2021-04-29 16:446590
 01科研进展
 
      2021年4月，中国科学院分子植物科学卓越创新中心合成生物学重点实验室在人参和三七皂苷生物合成研究中接连取得突破，完成了三七皂苷R1与R2合成途径的解析，并通过创建酵母细胞工厂实现了人参皂苷Rg1、三七皂苷R1与R2的从头生物合成，产量均达到1 g/L以上。此外，通过对稀有人参皂苷CK酵母细胞工厂的糖基供体UDP-Glucose的供给及合成途径关键元件的表达进行了系统优化，使CK产量突破了5.7 g/L。
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创建酵母细胞工厂高效合成稀有人参皂苷CK (a) 和三七特征皂苷Rg1，NgR1和NgR2 (b)

 

  人参和三七是传统名贵药材，其主要活性成分为萜类化合物人参皂苷和三七皂苷，植物中含量不到干重的万分之一。传统的皂苷制备方法高度依赖于植物中提取，周期长，提取与纯化工艺复杂、成本高。
      合成生物学技术的诞生为稀有天然化合物的从头合成提供了全新的思路。通过完成了人参皂苷CK ，Rh2和Rg3 以及F1和Rh1系列稀有人参皂苷的生物合成途径解析，创建了酵母细胞工厂，实现了上述稀有人参皂苷的从头合成。
    2020年该团队获得了参与催化人参皂苷糖链延伸的系列糖基转移酶，系统解析了近20个人参、三七和绞股蓝皂苷的生物合成途径。

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                                                 三七                                                                    人参

 

 

02研究过程

 
  从人参和三七中鉴定了10个可以催化Rg1和Rh1的C6位葡萄糖残基上延伸木糖的糖基转移酶，完成了三七皂苷R1和R2的合成途径解析，获得了高产原人参三醇（PPT）的酵母菌株，其产量可达5.0 g/L，通过共表达UDP-xylose合成模块、糖基转移酶PgUGT94Q13及PgUGT71A54，构建了高产三七皂苷R2的细胞工厂，其产量为1.25 g/L。

 

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      通过系统强化细胞内UDP-glucose的合成途径及弱化细胞内UDP-glucose的消耗途径，强化了PPD高产酵母底盘的UDP-glucose供给水平。利用该酵母底盘细胞，将CK的产量提高到5.7 g/L，达到了经济可行水平。

 

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