SSB┃【杭州师范大学谢恬课题组】发现鉴定温郁金姜黄素类合成酶
温郁金是浙江“浙八味”道地药材，具有一千多年的道地药材中医临床使用历史，其块根中含有丰富的挥发油、倍半萜、二萜和姜黄素类等活性化合物，目前对温郁金的挥发油及倍半萜成分研究较多，如谢恬教授带领团队采用分子蒸馏绿色技术从温郁金分离抗癌活性成分榄香烯，采用脂质体纳米制剂将榄香烯精制成榄香烯乳状注射液、榄香烯口服乳等系列抗癌新药，用于治疗肺癌、肝癌、脑癌、食道癌、胃癌、胰腺癌、肠癌等，但是对姜黄素类化合物研究相对较少。姜黄素类化合物具有重要的药理和生物学作用，如抗炎、抗氧化以及对心脏、肝脏和肾脏的保护作用，并能够减缓II型糖尿病的发展，因此对温郁金中姜黄素类化合物生物合成途径的解析及其关键酶的挖掘，具有重要的现实意义和应用价值。
近日，杭州师范大学谢恬课题组在Synthetic and Systems Biotechnology期刊在线发表了题为Functional characterization of key polyketide synthases by integrated metabolome and transcriptome analysis on curcuminoid biosynthesis in Curcuma wenyujin的研究论文。该研究采用LC-ESI-MS/MS 对浙江道地药材温郁金块根和叶片进行非靶代谢组分析，解析了11种姜黄素类化合物的结构，并推测其可能的生物合成途径。通过比较转录组学和代谢组学整合分析，筛选到两条姜黄素合成酶（Type Ⅲ PKS)，并在含有At4CL和ClDCS表达载体的酵母工程菌中进行了功能验证。结果表明CwPKS1和CwPKS2 具有不同的底物偏好性和产物特异性，其中CwPKS1可将前体阿魏酸转化生成姜黄素，但不能利用香豆酸；而CwPKS2可将前体阿魏酸和香豆酸转化生成姜黄素和单去甲氧基姜黄。课题组进一步研究了两者的底物泛杂性，发现CwPKS1可将前体阿魏酸和二氢阿魏酸转化生成二氢姜黄素和四氢姜黄素，而CwPKS2不能利用二氢阿魏酸。当添加前体二氢香豆酸时，CwPKS1和CwPKS2均可生成四氢双去甲氧基姜黄素。同时，研究发现CwPKS1-G219D突变体活性完全丧失，表明非催化位点的关键氨基酸对酶的活性也具有巨大的影响。本研究首次报道了能够催化姜黄素氢化衍生物，即二氢姜黄素和四氢姜黄素的关键酶及相关性质，为今后实现姜黄素氢化衍生物的全生物合成奠定了基础。
图：代谢组和转录组联合筛选温郁金姜黄素合成酶及催化功能鉴定
关
于
文
章
文章标题：
Functional characterization of key polyketide synthases by integrated metabolome and transcriptome analysis on curcuminoid biosynthesis in Curcuma wenyujin
研究团队：
Rong Chen，Tianyuan Hu，Ming Wang，
Yuhan Hu，Shu Chen，Qiuhui Wei，
Xiaopu Yin，Tian Xie
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谢恬教授及其课题组介绍：
谢恬 教授
1990年获医学博士、二级教授、博导
国务院特殊津贴专家、国家岐黄学者、浙江省特级专家，药学国家一流本科专业负责人、国家中医药管理局重点学科“中医治未病与健康管理”负责人
杭州师范大学药学院院长、药学院学术道德伦理委员会主任、整合肿瘤学研究院院长、中西医整合肿瘤防治中心主任、浙江省榄香烯类抗癌药物研究重点实验室主任、浙江省中药资源开发与利用工程技术中心主任、浙八味等浙产中药材综合利用开发浙江省2011协同创新中心主任
研究领域及成果
从事中药天然药物研发、中西医结合肿瘤学、脂质体纳米制剂、绿色化学及健康管理等科教研与转化近四十年，承担国家自然科学基金重点项目、国家重大新药创制重大科技专项、国家中药现代化专项等研项目二十多项
创新提出中西医结合“分子配伍理论”治疗癌症及研发抗癌新药，带领团队从温郁金研发成功我国具有自主知识产权的榄香烯脂质体系列抗癌新药（榄香烯乳状注射液、榄香烯口服乳等），系全球首个上市的脂质体纳米制剂，临床研究及循证医学评价对肺癌、肝癌、脑癌、食道癌、胃癌、肠癌、鼻咽癌、骨转移癌及癌性胸腹水等安全有效
创建了全球最早的脂质体纳米制剂绿色制造技术，为倍半萜烯类化合物治疗癌症做出了重大贡献
发明了降膜式分子蒸馏精制技术，以及酶法绿色生物技术等用于中药天然药物绿色制造，解决传统方法生产中药天然药物活性成分高能耗、高污染、品质不佳、纯度不高等难题
创建了濒危珍稀中药铁皮石斛、霍山石斛人工繁育技术及生态栽培体系，为解决濒危珍稀中药资源枯竭，中医临床无药可用的难题创出了新路，使中医药可持续发展。果转化近三年新增销售额100多亿元，带动2万多户山区农民及少数民族种植温郁金、铁皮石斛、霍山石斛、万寿菊、灵芝、黄精、西红花等脱贫致富
学术成就及其他
获国家科技进步二等奖2项（以第一完成人）
教育部高校优秀科研成果一等奖2项（以第一完成人）
中国中西医结合学会科技一等奖
吴阶平医药创新奖
何梁何利科学技术创新奖
杭州市科技创新特别贡献奖
中国发明专利金奖和优秀奖各1项（以第一发明人）
谢恬教授师德高尚、为人师表，培养硕博研究生100多位、包括3位国家优青；获授权中国、欧美发明专利40余项，研发新药十多个
在著名期刊（PNAS，Angewandte Chemie，Chem. Soc. Rev., Sci Transl Med, Matter, Adv mater，Signal Transduct Target Ther, ACS Nano,Nat commun等）发表学术论文160多篇，出版专著、教材及译著18部
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ynthetic and Systems Biotechnology 是高质量国际开放获取期刊，创刊于2016年。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。
Synthetic and Systems Biotechnology 发表的文章和期刊征稿活动将及时在公众号进行分享，欢迎学者们关注话题集#合成和系统生物技术（SSB），及时掌握期刊研究动态。
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2021年获得第一个影响因子：4.781，Q1区
2020CiteScore: 8.4，学科领域排名14/113
期刊入选2019年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目
期刊是中国生物工程学会合成生物学专业委员会的会刊
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