三七主要皂苷成分的生物合成途径解析和异源重建方面获进展

三七（Panax notoginseng），作为五加科药用植物，是我国复方丹参滴丸、云南白药、血塞通和片仔癀等中药品种的主要原料。迄今为止，以三七总皂苷为原料的血塞通系列品种产值每年已超过100亿元。因三七属野外灭绝物种，目前主要通过人工种植满足入药需求，但人工种植过程中也遇到品种退化严重、生长环境要求苛刻、适生区狭窄（云南文山州为道地产区）、连作障碍及栽培时间长（3年以上）等因素影响，导致三七药用资源市场供给不稳定，价格高、波动幅度大等一系列问题，新的资源保障模式亟需探索。

利用合成生物学技术创建“人工细胞工厂”进行三七皂苷成分生产是一种非常有潜力的新型生产方式。围绕实现三七主要皂苷成分的生物合成途径的解析和人工细胞构建等问题，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员张学礼带领的微生物代谢工程研究团队与中国工程院院士、中国中医科学院黄璐琦团队等合作，首先在酿酒酵母中进行了MVA途径、达玛烷型苷元途径、UDP-糖（UDP-葡萄糖/-木糖）供给途径的创建和优化，拓展和完善了前期创建的P450酶“即插即用”生物合成途径快速解析平台（Dai et al.， Metab. Eng.， 2019，51：70-78.），获得了一个三七UGTs酶合成生物学鉴定平台。在此基础上，结合转录组和生物信息学分析构建了一个源于三七的候选UGTs基因元件库，并通过“即插即用”策略，成功解析了三七皂苷R1，人参皂苷Rg1、Rb1和Rd等主要三七活性皂苷成分（占三七总皂苷比例的60%）的生物合成途径，并以人参皂苷CK为目标成分，在酿酒酵母底盘菌中对超过30个基因进行整合和调控，最终获得＞1g/L的高效细胞工厂，该研究为建立三七功能组份获取新模式提供了技术基础。(生物谷Bioon.com）