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我室团队解开红曲色素生物合成路径谜团

发布者:ecd  发布时间:2017-04-26 09:26
    4月24日,我室陈福生教授领衔的食品生物技术与安全研究团队在英国皇家化学学会的旗舰杂志Chemical Science(2015年影响因子:9.144)杂志在线发表了题为“Orange, Red, Yellow: Biosynthesis of Azaphilone Pigments in Monascus Fungi”的研究论文。该项工作综合利用基因组学、分子生物学和代谢组学等技术,首次系统地阐述了红曲色素的生物合成途径。

    红曲色素是由红曲菌产生的一大类聚酮化合物,在我国作为食品着色剂应用有近两千年的历史,是我国传统特色出口产品,也是近年来我国增长速度最快的天然食品着色剂。

    红曲色素种类繁多,传统上划分为红、橙、黄三类,从化学结构上来看,迄今已发现100多种红曲色素的结构。红曲色素化学结构和生物合成途径的研究开始于上世纪30年代,但进展非常缓慢,关于其生物合成途径过去一直是个谜。为了解开这一谜团,食品生物技术与安全研究团队在陈福生教授的带领下,进行了长达近20年的不懈努力。通过构建红曲菌的T-DNA突变库,并结合基因组学分析手段,首先定位了红曲色素生物合成的基因簇。然后,采用分子生物学和代谢组学等技术,分析了各相关基因的功能。同时,通过米曲霉和酿酒酵母的异源表达与体外酶催化反应等方法,进一步验证了关键基因的功能。研究发现,在红曲色素合成过程中,很多中间产物不稳定,很容易受体内酶的作用,生成黄色素,而橙色素则可以与各种胺(氨)类物质反应,生成红色素。研究结果不仅有助于指导红曲色素的定向合成,同时也可作为真菌次生代谢产物生物合成的模型。

    我室陈万平博士、陈润发硕士和刘庆培博士生为论文的共同第一作者;我室陈福生教授、湖北省农科院周有祥研究员和美国亚利桑那大学的István Molnár教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项基金等项目的资助。