药用植物有效成分生物合成亳州市重点实验室简介

发布者:生物与食品工程系发布时间:2023-09-15浏览次数:278

  一、实验室简介

  药用植物有效成分生物合成亳州市重点实验室2022年12月27日获批,围绕国家大健康产业和安徽省“打造世界中医药之都”的战略目标,致力于药用植物有效成分的研究,为药用植物有效成分开发与应用提供技术支撑。

  二、实验室研究方向

  实验室围绕药用植物有效成分的“调控、合成、鉴定”三要素研究体系,开展药用植物有效成分的调控机理及其生物活性的构效分析,确立药用植物有效成分的调控机理研究、有效成分生物合成,及其生物活性构效分析三个研究方向。

  三、实验室主要研究内容

  方向一:药用植物及其内生菌的有效成分代谢调控机理研究

  研究微生物细胞和植物细胞有效成分的代谢机理及调控机制,可有效解决药用植物有效成分难生产、产量低、难分离等问题。

  通过对药用植物有效成分代谢的功能基因或调控酶系基因的克隆或异源表达,结合以高通量测序、大规模实验方法及统计和计算机分析,可以发现新的化合物,可以更清楚的了解有效成分的代谢过程,为产物产量的优化和获取更加有价值的次级代谢产物指明方向。

  利用高通量筛选技术及液滴微流控技术,对内生菌进行菌群分析,获得优势发酵菌株,结合蛋白质组学、代谢组学及宏基因组学等手段,阐明有效成分的代谢机理。利用HPLC、GC、GC-MS、TOC 等仪器,检测药用植物有效成分的活性物质种类及含量,分析活性物质的存在条件及变化规律。利用现代生物工程技术和发酵控制技术,结合细胞组学、代谢组学及现代生物信息学等手段,实现对药用植物的可控化研究。

  通过核糖体工程、干扰蛋白质系统、转录因子调控,抑制或激活药用植物有效成分的功能基因或调控酶系,以及有更多新的沉默基因和有效成分有待发现。例:确定黄精中多糖代谢通路的关键基因,验证候选基因的生物学功能,阐明其参与黄精多糖积累的分子机制。

  方向二:有效成分的生物合成

  迄今,大量来源于植物、微生物中的有效成分被广泛的应用于制药、医疗行业和工业。生物信息学和合成生物学技术的蓬勃发展,为对传统中药材中有效活性成分的探索与改造带来了新的曙光。合成生物学方法用于有效成分的研究从结果上可分为两大类:(1)重构有效成分的合成基因簇进行异源表达;(2)通过对原始宿主的调控实现合成基因簇的激活或过表达。

  方向三:有效成分的结构与生物活性的构效分析

  药用植物有效成分生理活性物质的分析检测正在向规范化、标准化迈进,其活性机理研究也从多种活性物质的简单添加到系统研究,从单一的“有效成分”研究,走向“生理活性物质”机理作用在体内外的全面研究。

  利用高效液相色谱(HPLC)、核磁共振波谱(NMR)等技术分析鉴定活性物质纯度和化学结构。尝试建立规范化、标准化分析鉴定流程和评价体系,为药用植物有效成分活性物质提取相关产业的标准化分析鉴定提供借鉴意义。

  通过建立实验小鼠模型,对药用植物中的有效成分活性物质进行体内实验,重点研究其中多糖、生物碱、甙类、油脂等生物活性物质在抗氧化、抗衰老、免疫调节、抗肿瘤、降血脂、降血糖、调节酶活性等方面的作用。在此基础上,进一步通过体外细胞暴露实验探究其发挥相应作用的机制,从而通过分子,细胞,个体水平逐步探讨其作用机理和可能存在的毒副作用。

  在获取植物活性成分后,除直接与企业合作进行有效成分提取的工艺改进之外,还可以进一步探索活性成分在产品开发,如日用化妆产品及植物保鲜剂等产品的研发。