丹参素（ danshensu)

• 植物来源：唇形科植物丹参  Salvia miltiorrhiza 和甘西鼠尾草的根

丹参丹参酮

丹参素

• 药理药效：• 对心肌的作用• 抑制血小板聚集及抗凝作用• 抗菌消炎及增强机体免疫作用• 抗动脉粥样硬化及降血脂作用• 抗血栓形成作用• 防止创面的过度愈合，对增生性疤痕的治疗作用• 扩张冠状动脉作用• 治疗肝损伤的作用• 改善神经功能缺损，并减少脑水含量•   丹参素对肺心病的治疗• 丹参素抗肿瘤作用• 丹参素对高原病的防治• 丹参素对银屑病的治疗作用

生物法合成丹参素策略

• Top-down approach• Bottom-up approach• MIX

Top-down approach

rosmarinic acid biosynthesis II

tyrosine 3-monooxygenaseReaction: 1.14.16.2

• 使用四氢生物蝶呤 (BH4,蝶啶类辅因子 )和亚铁离子 (Fe2+)作为辅酶

rosmarinic acid biosynthesis I

3,4-dihydroxyphenylalanine transaminase

http://metacyc.org/META/NEW-IMAGE?type=NIL&object=MONOMER-14281&redirect=T

hydroxyphenylpyruvate reductase(HPPR)

It is possible, though not proven, that the reaction product is the R(+)-stereoisomer of 4- or 3,4- hydroxyphenyllactate since the rosmarinic acid only accepts the R(+)-isoforms.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/CAD47810?report=GenPept

tyrosine biosynthesis I

Bottom-up approach

酪氨酸

苯丙氨酸

1.苯环上的羟化酶（单加或双加）2.酮基的还原酶

人工合成途径推测

4-HPP

酪氨酸

tybB d-ldh

hpaBC丹参素

hpaBC

d-ldh

d-ldh 来自植物乳杆菌的 D-乳酸脱氢酶hpaBC 大肠杆菌内源的 FAD依赖的 4-羟基苯乙酸间位羟化酶

Yao, Y.-F., et al., Metabolic engineering of Escherichia coli for production of salvianic acid A via an artificial biosynthetic pathway. Metab. Eng. (2013) (IF:6.859)

工程菌构建d-ldh和

hpaBC共表达载体

L-酪氨酸生产菌株（大肠杆

菌）

丹参素生物合成工程菌

72h消耗 13.7g/L的葡萄糖可以合成 7.14g/L的丹参素，转化率达到 0.47mol/mol对比丹参药材提取率为  0.246%

问题• 1.工业应用的问题：• 丹参素为水溶性的溶质，纯化回收难度较大• 发酵不稳定，过程不易控制，易生成副产物多巴胺• 2.缺乏理论支持：• 培养基中添加酵母粉的影响• 丹参素生物合成路径未知，设计的路径可能只是一部分合成途径，并非 L-酪氨酸一条途径

苯丙氨酸

苯丙酮酸

丹参素

接着推测

苯丙氨酸羟化酶 PAH

• 使用四氢生物蝶呤 (BH4,蝶啶类辅因子 )和亚铁离子 (Fe2+)作为辅酶的单加氧酶类蛋白质

将苯丙氨酸侧链上的苯环羟基化为酪氨酸

对羟基苯甲酸酶  PHBH 4-hydroxybenzoate 3-monooxygenase

物种来源：Pseudomonas fluorescens（ PDB中有三维结构 ID: 1PDH ）

Pseudomonas aeruginosa

需要 FAD和NADH、 NADPH做辅酶

基因调研酮基还原酶 苯环上的羟化酶

1. D-ldh植物乳杆菌

hpaBC大肠杆菌

2. HPPR彩叶草

PHBH

荧光假单胞菌

MIX

L-Tyrosine

tybB

4-HPP

L-dopa

3,4-dihydroxyphenylpyruvate

danshensu

(R)-3-(4-hydroxyphenyl)lactate

hpaBC/PHBH

3,4-dihydroxyphenylalanine transaminase

D-ldh/HPPR

hpaBC/PHBHD-ldh/HPPR

hpaBC/PHBH

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