清华大学/北理工李春课题组利用酿酒酵母实现甘草酸和GAMG的全合成
甘草作为一类非常重要的多年生草本植物，其根部具有清热解毒、止咳祛痰、补脾益气、抗病毒消炎的功效，适用范围广，在我国悠久的中药文化里占据重要地位，被誉为“国老”和“神龙草”，在中药配方中有“十方九草”的地位，是缓急止痛、调和诸药和解毒的良药。
五环三萜类化合物是甘草根中的重要天然产物，甘草酸（Glycyrrhizin, GL）是其中含量最高、应用最广的成分，在甘草根部含量一般在 2-8%之间，是甘草发挥药效的主要成分，也是甘草甜味的来源，是蔗糖甜度的200倍左右。3-O-单葡萄糖醛酸基甘草次酸（Glycyrrhetic Acid 3-O-mono-β-D-glucuronide, GAMG）是甘草酸水解末端的葡萄糖醛酸后其疏水与亲水均为适中的、生物利用度更高的甘草三萜衍生物，生理功效与甘草酸相当，但甜度是蔗糖的近千倍，是甘草根部的稀有甘草三萜化合物。
当前，甘草中三萜化合物主要通过甘草根组织的化学提取制备，整个过程需要消耗大量的酸、碱和水资源，造成环境污染，更严重的是挖根提酸造成的植被和生态破坏，采挖野生甘草已被政府和法规严格管控。尽管采用人工种植甘草，但其生长周期长、占用大量耕地，也是一种不可持续的获取方式。导致现有资源远不能满足化工、医药和食品等领域的发展需求。
近日，清华大学/北理工李春课题组在 Synthetic and Systems Biotechnology 发表文章利用酿酒酵母实现了甘草酸和GAMG的全合成。
该工作是李春课题组前期在酿酒酵母中突破了甘草酸和GAMG的中重要前体β-香树脂醇和甘草次酸的全合成之后（AIChE Journal, 2015, 61(10): 3172-3179；Chemical Engineering Science, 2016, 152: 370-380; Metabolic Engineering, 2018, 45: 43-50；Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019, 67(13): 3723-3732；Synthetic and Systems Biotechnology, 2019, 4(2): 79-85；ACS Catalysis, 2020, 10(7): 4253-4260），通过挖掘、表征和引入来自哺乳动物的糖基转移酶和UDP-葡萄糖脱氢酶，首次实现了酵母细胞工厂全合成甘草酸和GAMG，产量分别为5.98mg/L 和 2.31 mg/L，为解决甘草及其它稀缺天然产物获取过程中存在的资源短缺等问题提供新思路。
IMAGE: Biosynthesis pathway of Glycyrrhizin (GL) and Glycyrrhetic Acid 3-O-mono-β-D-glucuronide (GAMG) in S. cerevisiae
文章信息
O-glycosyltransferases from Homo sapienscontributes to the biosynthesis of Glycyrrhetic Acid 3-O-mono-β-D-glucuronide and Glycyrrhizin in Saccharomyces cerevisiae
Synthetic and Systems Biotechnology
Volume 6, Issue 3, 2021, Pages 173-179
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关于作者
李春，清华大学长聘教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。主要研究方向：代谢工程与合成生物学，生物催化与酶工程。在Metabolic Eng、ACS Synth Biol、ACS Catal、ACS Energ Lett、Nature Comm、AIChE J、Chem Eng Sci、J Biol Chem、Appl Enviro Microbio、J Phy Chem Letter等期刊发表论文300余篇，获授权发明专利36项，获省部级科技成果奖4项。国务院政府特殊津贴专家，获“侯德榜化工科技创新奖”，全国“生物工程学”首席科学传播专家。编著教材和专著11部章，其中主编的《合成生物学》、《生物工程与技术导论》和《生物化学》已成为高校广泛使用的教材。现担任中国生物工程学会合成生物学专委会副主任，中国化工学会生物化工专委会副主任。担任《合成生物学》期刊执行主编，《Frontiers in Bioeng Biotech》副主编和《Synth Systems Biotech》、《化工进展》、《催化学报》、《过程工程学报》等多个期刊编委。
关于期刊
Synthetic and Systems Biotechnology 是由科爱出版的高质量国际开放获取期刊，创刊于2016年。该期刊覆盖合成生物学、系统生物学以及生物医药等领域的各个方面。
本刊现已被SCIE、EMBASE、PubMed Central、Scopus等数据库收录。
2021年获得第一个影响因子：4.708，Q1区
2020CiteScore: 8.4，学科领域排名14/113。
本刊入选2019年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。
本刊是中国生物工程学会合成生物学专业委员会的会刊。
本刊是生物反应器工程国家重点实验室的官方期刊。
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