近日，綠色化學領域國際權威期刊Green Chemistry（IF = 10.182）在線發表了BETVLCTOR伟德唯一官网劉吉華教授團隊在THPBs類生物堿生物合成研究中取得的重要成果 “Biosynthesis Of Plant-Specific Alkaloids Tetrahydroprotoberberines In Engineered Escherichia Coli” （DOI:10.1039/d1gc01670a）。我校已畢業博士研究生趙萬裡為第一作者，劉吉華教授和劉秀峰副研究員為共同通訊作者，中國藥科大學為第一通訊單位。
四氫原小檗堿類生物堿（THPBs）是防己科、罂粟科等藥用植物的活性成分，具有鎮痛、抗精神分裂症和抗腫瘤等廣泛藥理活性。基于基因測序和生物信息學技術以及合成生物學原理，設計和創建工程菌株，發酵生産THPBs，是一種綠色的生産模式，已受到國内外研究團隊的廣泛關注。
研究團隊從植物和微生物中挖掘THPBs生物合成相關基因，以大腸杆菌為底盤細胞對THPBs生物合成途徑進行異源重構，通過優化基因來源、表達标簽和表達載體等策略，首次實現THPBs合成途徑中關鍵酶BBE在原核宿主的活性表達，解決了THPBs整個合成途徑在大腸杆菌宿主中重構的瓶頸問題。通過構建THPBs類生物堿模塊化合成策略，成功構建5個相關合成模塊（圖1），将不同合成模塊導入大腸杆菌構建多個工程菌株，成功實現左旋金黃紫堇堿、羅通定、左旋紫堇達明等的生物合成。為THPBs獲得提供了一種綠色合成方法，也為其他微量高效中藥活性成分的綠色生物合成提供參考。
圖1 THPBs類生物堿生物合成模塊構建示意圖
研究團隊在對THPBs生物堿中代表化合物左旋紫堇達明（l-CDL）鎮痛作用研究中發現，l-CDL可顯著有效緩解骨癌痛且無耐受性，可同時拮抗脊髓多巴胺D1及D2受體發揮骨癌痛鎮痛作用，但多巴胺D1及D2受體參與調控骨癌痛的作用機制仍不明确。
研究團隊近日在綜合學科一流期刊Journal of Advanced Research（IF=10.4）在線發表揭示脊髓多巴胺D1及D2受體調控骨癌痛新機制的研究論文“Blockade of spinal dopamine D1/D2 receptor suppresses activation of NMDA receptor through Gaq and Src kinase to attenuate chronic bone cancer pain”（DOI:10.1016/j.jare.2020.08.005）。研究團隊戴文玲副研究員，鮑旖旎博士為本文的共同第一作者，劉吉華教授、餘伯陽教授為本文共同通訊作者，中國藥科大學為本文唯一通訊單位。
論文研究表明脊髓多巴胺D1及D2受體主要通過調控Gαq蛋白一方面直接增加胞内鈣離子增加脊髓神經元興奮性，另一方面通過激活Src激酶激活NMDA受體增加脊髓神經元興奮性促進骨癌痛的産生（圖2）。揭示多巴胺D1及D2受體參與調控骨癌痛的作用途徑，為骨癌痛的治療及THPBs類生物堿鎮痛機制提供理論依據。
圖2 多巴胺D1及D2受體調控骨癌痛作用機制圖
以上工作得到國家科技重大專項、國家自然科學基金、中國藥科大學“雙一流”等項目資助。
供稿部門：中藥資源系；撰寫人：劉秀峰