黃芪活性產(chǎn)物代謝調(diào)控研究獲重大突破

黃芪活性產(chǎn)物代謝調(diào)控研究獲重大突破

市場對中藥材的需求量與日俱增，但是許多野生中藥材受生長周期所限，供不應(yīng)求；大量的無序采挖，又會影響生態(tài)環(huán)境。由中國工程院院士、上海中醫(yī)藥大學(xué)教授胡之璧領(lǐng)銜完成的“黃芪活性產(chǎn)物代謝調(diào)控的基因工程關(guān)鍵技術(shù)研究”項目，首次將現(xiàn)代生物技術(shù)成功應(yīng)用于傳統(tǒng)中藥，在改良中藥材品質(zhì)、實現(xiàn)中藥資源的可持續(xù)利用方面取得重大突破。該項目近日獲2007年度國家科技進步二等獎。

黃芪，是中醫(yī)臨床最常用的大宗藥材之一?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖、黃芪甲苷等主要生物活性成分，具有抗心肌缺血、缺氧、病毒性心肌炎的作用，以黃芪主要成原料的新藥開發(fā)成為熱點。黃芪主要生長在西北干旱地區(qū)，由于市場需求量不斷增加，其野生資源受到極大威脅。它又是重要固沙植物，如無序采挖，可能成為沙塵暴肆虐的原因之一。其實，不僅是黃芪，許多野生中藥資源在可持續(xù)利用方面都陷于樣的“困境”。人工栽培是“解困”的一條途徑，但藥用植物需3－5年生長時間，難以滿足市場的迫切需求；而且引種栽培代數(shù)越多，中藥材質(zhì)量退化就越厲害。

胡之璧帶領(lǐng)的科研團隊，探索運用基因工程技術(shù)，對中藥活性成分進行代謝調(diào)控研究。他們選用黃芪作為模式藥材，因為大部分中藥像黃芪一樣，以根入藥。在黃芪身上找到“突破口”，不僅具有重要理論意義，而且對其它根類藥材的可持續(xù)利用也具有示范作用。

技術(shù)難點之一，是定向生產(chǎn)中藥材中的“寶貝”———目標(biāo)活性產(chǎn)物?？蒲腥藛T在黃芪無數(shù)基因中，找到調(diào)節(jié)其活性成分的兩個基因，克隆后構(gòu)建到載體上，然后由載體把兩個基因?qū)朦S芪培養(yǎng)物上，生成黃芪毛狀根。他們應(yīng)用基因工程手段，創(chuàng)建了黃芪代謝相關(guān)內(nèi)源基因的擴增技術(shù)，調(diào)控黃芪活性成分生物合成，大幅度提高了黃芪中有效成分。由此，胡之璧帶領(lǐng)的科研團隊開創(chuàng)了中藥基因工程這一研究新領(lǐng)域。

黃芪毛狀根培養(yǎng)，如何從實驗室“搖瓶”過渡到產(chǎn)業(yè)化的生物反應(yīng)器培養(yǎng)？毛狀根培養(yǎng)生物反應(yīng)器是當(dāng)今國內(nèi)外研究的熱點之一。胡之璧帶領(lǐng)科研人員另辟蹊徑，將透明顫菌血紅蛋白基因引入黃芪毛狀根，使這種生物在低氧條件下也能“茁壯”生長，不影響其活性成分的代謝水平。該技術(shù)屬國際首創(chuàng)，創(chuàng)建了黃芪毛狀根30升大規(guī)模培養(yǎng)體系，為其工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)提供了技術(shù)指導(dǎo)和示范。

專家點評

中國科學(xué)院院士陳凱先：該科研項目建立的藥材基因克隆、載體構(gòu)建、表達、毛狀根規(guī)模培養(yǎng)等技術(shù)方法具有普適性，為中藥資源的可持續(xù)利用提供了創(chuàng)新思路和方法，也為提高我國中藥現(xiàn)代化研究水平作出了顯著貢獻。

如何利用代謝調(diào)控提高微生物產(chǎn)物的產(chǎn)量

一般改變微生物代謝調(diào)節(jié)的方法有如下幾種: ? ?

第一種 是采用物理化學(xué)誘變，獲得營養(yǎng)缺陷型

第二種方法是應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)突變法。

第三種就是控制發(fā)酵條件，改變細(xì)胞的滲透性。

一、應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié)

這是氨基酸生產(chǎn)菌育種的最有效的辦法。營養(yǎng)缺陷型是指某菌種失去合成某種物質(zhì)的能力，即合成途徑中某一步發(fā)生突變，使合成反應(yīng)不能完成，最終產(chǎn)物不能積累到引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，從而有利于中間產(chǎn)物的積累。例如，用高絲氨酸缺陷型生產(chǎn)菌進行賴氨酸發(fā)酵。一般在形成賴氨酸的過程中有3種產(chǎn)物生成，只有賴氨酸和蘇氨酸都達到一定濃度時，才能形成反饋抑制，從高絲氨酸切斷這兩個分支后，不能形成蘇氨酸，也就不能形成反饋抑制。最后使賴氨酸的大量積累，這是打破代謝調(diào)節(jié)的第一種方法。

在直線式的合成途徑中，營養(yǎng)缺陷型突變株只能累積中間代謝物而不能累積最終代謝物。

在分支代謝途徑中，通過解除某種反饋調(diào)節(jié)，就可以使某一分支途徑的末端產(chǎn)物得到累積。

二、應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié)

抗反饋調(diào)節(jié)突變菌株，指對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M成型菌株，或兼而有之的菌株。在這類菌株中，因其反饋抑制或阻遏已解除，或是反饋抑制和阻遏已同時解除，所以能分泌大量的末端代謝產(chǎn)物。

例如，當(dāng)把（鈍齒棒桿菌）培養(yǎng)在含蘇氨酸和異

亮氨酸的結(jié)構(gòu)類似物AHV（α-氨基-β-羥基戊酸）的培養(yǎng)基上時，由于AHV可干擾該菌高絲氨酸脫氫酶、蘇氨酸脫氫酶以及二羧酸脫水酶，所以抑制了該菌的正常生長。如果采用誘變（如用亞硝基胍作為誘變劑）后所獲得的抗AHV突變株進行發(fā)酵，就能分泌較多的蘇氨酸和異亮氨酸。這是因為，該突變株的高絲氨酸脫氫酶或蘇氨酸脫氫酶和二羧酸脫水酶的結(jié)構(gòu)基因發(fā)生了突變，故不再受蘇氨酸或異亮氨酸的反饋抑制，于是有大量的蘇氨酸和異亮氨酸的累積。如進一步再選育出甲硫氨酸缺陷型菌株，則其蘇氨酸產(chǎn)量還可進一步提高，原因是甲硫氨酸合成途徑上的兩個反饋阻遏也被解除了。

三、控制細(xì)胞膜的滲透性

微生物的細(xì)胞膜對于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運輸具有高度選擇性。 細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物高濃度累積著，并自然地通過反饋阻遏限制了它們的進一步合成。采取生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，改變細(xì)胞膜的透性，使細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物迅速滲漏到細(xì)胞外。這種解除末端產(chǎn)物反饋抑制作用的菌株，可以提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量。

1．通過生理學(xué)手段控制細(xì)胞膜的滲透性在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，生物素的濃度對谷氨酸的累積有著明顯的影響，只有把生物素的濃度控制在亞適量情況下，才能分泌出大量的谷氨酸。

生物素影響細(xì)胞膜滲透性的原因，是由于它是脂肪酸生物合成中乙酰CoA羧化酶的輔基此酶可催化乙酰CoA的羧化并生成丙二酸單酰輔酶A，進而合成細(xì)胞膜磷脂的主要成分——脂肪酸。因此，控制生物素的含量就可以改變細(xì)胞膜的成分，進而改變膜的透性和影響谷氨酸的分泌。當(dāng)培養(yǎng)液內(nèi)生物素含量很高時，只要添加適量的青霉素也有提高谷氨酸產(chǎn)量的效果。其原因是青霉素可抑制細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖合成中轉(zhuǎn)肽酶的活性，結(jié)果引起其結(jié)構(gòu)中肽橋間無法進行交聯(lián)，造成細(xì)胞壁的缺損。這種細(xì)胞的細(xì)胞膜在細(xì)胞膨壓的作用下，利于代謝產(chǎn)物的外滲，并因此降低了谷氨酸的反饋抑制和提高了產(chǎn)量。

2．通過細(xì)胞膜缺損突變而控制其滲透性應(yīng)用谷氨酸產(chǎn)生菌的油酸缺陷型菌株，在限量添加油酸的培養(yǎng)基中，也能因細(xì)胞膜發(fā)生滲漏而提高谷氨酸的產(chǎn)量。這是因為油酸是一種含有一個雙鍵的不飽和脂肪酸（十八碳烯酸），它是細(xì)菌細(xì)胞膜磷脂中的重要脂肪酸。油酸缺陷型突變株因其不能合成油酸而使細(xì)胞膜缺損。另一種可以利用石油發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸的Corynebacteriumhydrocarbolastus（解烴棒桿菌）的甘油缺陷型突變株，由于缺乏a-磷酸甘油脫氫酶，故無法合成甘油和磷脂。其細(xì)胞內(nèi)的磷脂含量不到親株含量的一半，但當(dāng)供應(yīng)適量甘油（200μg/ml）時，菌體即能合成大量谷氨酸（72g/L），且不受高濃度生物素或油酸的干擾。

吃什么可以清腸？

可以清腸的食物：

1、木瓜

木瓜里的蛋白分解酵素、番瓜素可幫助分解脂肪，減輕胃腸的工作量。木瓜中的果膠成分還有清理腸胃的功能，不過，木瓜要在吃完飯1-2時時后再吃，吃飽后立即吃，只會加重胃部負(fù)擔(dān)。

2、酸奶

酸奶除了有豐富的鈣質(zhì)外，還能調(diào)理腸胃內(nèi)細(xì)菌平衡，凈化腸胃，刺激腸胃蠕動，防止便秘，減少腸胃疾病發(fā)生。但要注意的是，酸奶飲料或者乳酸飲料是被稀釋后的飲料，效果沒有較稠的酸奶好。

3、菠菜

菠菜能清理人體腸胃里的熱毒，防治便秘。菠菜葉中含有一種類胰島素樣物質(zhì)，能使血糖保持穩(wěn)定。菠菜豐富的維生素含量能夠防止口角炎、夜盲等維生素缺乏癥。菠菜還含有大量的抗氧化劑，具有抗衰老、促進細(xì)胞繁殖作用，既能激活大腦功能，又可增強青春活力，防止大腦老化。

4、泡菜

海帶又酸又辣的泡菜是許多人的最愛，尤其是韓國泡菜，腌制過程中使用生姜與辣椒，不但能燃脂美肌，其中的乳酸菌更能讓你排便通暢，當(dāng)成開胃菜最合適。

5、海帶

中醫(yī)專家指出，海帶屬于堿性食物，富含的碘可促進血液中三酸甘油酯的代謝，并防止血液酸化，有助于潤腸通便，而且熱量很低，膳食纖維豐富，能加速腸道的運動。

擴展資料：

清腸排毒的方法：

1、每天一餐用水果代替正餐

假若平日你一直食用較多的米飯，那么一個月內(nèi)每天一餐以水果代替正餐，月底時小腹平坦得讓你驚嘆。因為水果的纖維素含量比較高，而且水果中還含有一些果膠，會使大便變軟，對排便有幫助。但是，對于那些腸道問題比較嚴(yán)重的人來說，靠水果清腸排毒效果不會太明顯。

2、每天攝取一定量的維生素排毒

維C、維E都有排毒的效果。維C每天不要超過一克，否則會引胃酸過多，還會影響生育。維E每天不能超過200毫克，否則副作用非常大，比如肌肉肌萎縮。

3、空腹喝蜂蜜

蜂蜜自古就是排毒養(yǎng)顏的佳品，含有多種人體所需的氨基酸和維生素。常吃蜂蜜在排出毒素的同時，對防治心血管疾病和神經(jīng)衰弱等癥也有一定效果。

蜂蜜中所含糖類比較豐富，可吸取體內(nèi)水分留在腸腔里，利于清腸排毒。因為空腹進食腸道蠕動是最快的，需要提醒大家的是，要用偏涼的溫水沖服蜂蜜，因為，太熱或太冷都會破壞其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。

參考資料：八大清腸能手，換你一個健康腸道-人民網(wǎng)

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