Production of dammarenediol-II triterpene in a cell suspension culture of transgenic tobacco
- 作者
- Jung-Yeon Han, Hong-Yan Wang, Yong-Eui Choi
- 单位
- Kangwon National University, Republic of Korea
- 杂志
- Plant Cell Reports（2013）
- DOI
- 10.1007/s00299-013-1523-1
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
达玛烯二醇-II在人参等植物中含量极低，难以从天然资源获得商业量，需要建立异源高效生产体系。
研究策略
将人参达玛烯二醇-II合酶基因PgDDS通过农杆菌介导转化导入烟草，利用组成型35S启动子过表达，建立转基因烟草细胞悬浮培养体系进行生产。
核心内容
为克服达玛烯二醇-II在天然人参中含量极低、难以商业化获取的问题，研究人员将人参达玛烯二醇-II合酶基因PgDDS通过农杆菌介导转化导入烟草，利用35S组成型启动子过表达，并建立了转基因烟草细胞悬浮培养体系。结果显示，不同转基因株系根中达玛烯二醇-II含量差异显著，其中T14株系达157.8 μg/g干重，约为T7和T9的3倍以上。T14悬浮细胞培养3周后产量高达573 μg/g干重（相当于5.2 mg/L），比其根中含量高3.6倍，且细胞鲜重在21天内增加18.2倍。MeJA处理未能进一步提高产量并抑制细胞生长。此外，DDS过表达竞争前体导致植物甾醇（β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇）含量下降。该研究首次在烟草悬浮细胞中实现达玛烯二醇-II的高产，证明该系统适用于大规模生产，可作为药理活性三萜类化合物的重要来源。
创新点
首次在烟草细胞悬浮培养中实现达玛烯二醇-II的高产，产量较整株根显著提高；揭示DDS过表达竞争前体导致植物甾醇含量下降。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 转基因烟草 (Nicotiana tabacum cv. Xanthi) 悬浮细胞 | 三萜/人参皂苷生物合成通路 | PgDDS (Panax ginseng dammarenediol-II synthase) | 达玛烯二醇-II合酶 (DDS) | 催化 | 异源表达，催化2,3-氧化角鲨烯环化为达玛烯二醇-II |
关键发现
- 转基因株系T14根中达玛烯二醇-II含量为157.8 μg/g DW，约为T7(46.8 μg/g DW)和T9(32.0 μg/g DW)的3倍以上
- T14悬浮细胞培养3周后产量达573 μg/g DW，相当于5.2 mg/L，比T14根中高3.6倍
- 细胞鲜重在21天内增加18.2倍
- MeJA处理未显著提高达玛烯二醇-II产量，且抑制细胞生长
- 过表达DDS的烟草中β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇含量降低。
研究结论
转基因烟草细胞悬浮培养可高效生产达玛烯二醇-II，适用于大规模生产，可作为药理活性三萜类化合物的来源。