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Toluidinalkaloide wie Anisodamin und Cyperin haben wichtige biologische Aktivitäten und einen klinisch-medizinischen Wert. Diese Alkaloide werden hauptsächlich durch traditionelle Extraktionsmethoden der ursprünglichen Pflanzen gewonnen, und die auf synthetischer Biologie basierende mikrobielle heterologe Synthesetechnologie bietet eine neue Strategie für die Herstellung natürlicher Heilmittel Produkte. Bei der Biosynthese von N-Methylpyrrolidin wurde L-Ornithin als Vorstufe verwendet, die durch Ornithin katalysiert wurde.

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Um heterologe Zellen aufzubauen und N-Methylpyrrolin-Chassis zu synthetisieren, führten das XiaoYouLi-Team Flat Plume und die Forschungsgruppe Xiao-Dong Li Zhou die folgenden Untersuchungen durch: 1) Die erste Analyse der Quelle der Heilpflanze mit drei Punkten AaDAO2-Aminoxidase und Biochemische Funktion von AaDAO3, Quelle und Kopplungsliga Coca-Ornithin-Decarboxylase EcODC und Putrescin-Quellen von Anisodus tanguticus – N-Methyltransferase in einem Topf, In-vitro-Enzymkatalysesynthese und Screening von EcODC, AtPMT und AaDAO3, In-vitro-Synthese von N-Methylpyrrolin, optimales katalytisches Modul ;2) Die drei Strukturgene in diesem Modul wurden weiter in Escherichia coli und Saccharomyces cerevisiae eingeführt, um die entsprechenden Chassiszellen zu konstruieren und den Schüttelfermentationstest durchzuführen.Die Zielverbindung N-Methylpyrrolium wurde mit einer Ausbeute von 3,02 bzw. 2,07 mg/L erfolgreich gewonnen.3) Auf dieser Grundlage klopfte die Forschung zusätzlich zum Hefezellen-Chassis in N – um die Produktion weiter zu steigern – Methylpyrrolin-Konkurrenz Stoffwechselwege verwandte Enzyme ALD4, ALD5 und HFD1 exprimieren gleichzeitig SAM2, verstärkt durch ein synthetisches Schlüsselenzym AtPMT katalytische Synthese der für SAM erforderlichen Cofaktoren, schließlich erreichte das Chassis der Hefezellen in N-Methylpyrrolin eine Ausbeute von 17,82 mg/L, im Vergleich zur ursprünglichen Sorte um das 8,6-fache erhöht.

Diese Studie war die erste, die eine mikrobielle Chassiszelle für die heterologe Synthese von N-Methylpyrrolidin konstruierte und damit eine wichtige Grundlage für die Analyse und heterologe Synthese von medizinischen Alkaloidvorläufern von N-Methylpyrrolidin legte.

Die Forschung wurde auch von Zhang Chuanyin, Professor für traditionelle chinesische Medizin an der Universität Zhejiang, unterstützt und von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften finanziert. Die Charakterisierung von Metabolitenprofilen und der NMR kleiner Moleküle wurde von der Technologieplattform für Metabolomik und Proteininteraktion des Zentrums für öffentliche technische Dienste unterstützt des Zentrums für molekulare Pflanzenexzellenz


Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28. Mai 2020