《基于活性酶诱导技术提高中药有效成分含量的作用机制研究》

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该项目主要将生物技术和智能制造用于中药研究,发明了活性酶诱导技术,能显著提高新鲜离体药用植物中有效成分的含量(30-200%)。中药有效成分是中医药发挥疗效的物质基础,而清晰的生物合成途径是复杂有效成分定向制取的基础,通过系统性的整合基因组学、蛋白质组学和代谢组学等研究,建立数学模型评估相关基因、蛋白质和代谢水平的变化,阐明活性酶诱导的整体生物学效应,并构建起基因、酶和有效成分之间完整的网络,发现和鉴别生物合成途径的关键节点,绘制出药用植物活性酶诱导的相互作用图谱,最终揭示活性酶诱导技术影响复杂中药有效成分合成的机制。

建立了活性酶诱导提高药用植物有效成分含量的研究体系,并根据活性酶诱导机制设计制造了智能化活性酶诱导仪。该诱导仪的发明为研究活性酶诱导技术提供了必要的硬件支持,为提高特定中药有效成分含量提供了新的技术手段,也为规模化生产低含量的中药有效成分提供了技术保障。通过研究发现活性酶诱导技术应用于不同种类的药用植物可产生不同的效果:该诱导技术不仅提高新鲜药用植物中的特定有效成分含量,还能降低其中的毒性成分含量;同时通过诱导使药用植物特异性产生新的高生物活性化学成分。

通过应用蛋白质组学技术,结合代谢组学、转录组学和药效学研究,探讨了活性酶诱导提高中药有效成分含量的机制。特别是对中药有效成分生物合成途径中的关键酶和基因进行了调控机制研究,结果发现非生物环境因子如温度、湿度、臭氧浓度、紫外光强度等的协同作用是诱导药用植物体内有效成分合成途径变化的关键诱导因子。将运用分子生物学手段调控中药有效成分的变化成为一种可能。

该项研究技术得到了国际著名植物蛋白质组学家Komatsu教授(J.Proteome Res.副主编)的高度评价,并开展了基于活性酶诱导技术的合作研究。此外,阿利坎特大学植物蛋白质组学专家Roque教授则评价这项工作对于推动中药有效成分微量生物合成关键酶的分析具有示范作用。J.Proteomics主编Calvete教授也认为课题组的研究结果具有很强的开拓性。J.Proteome Res.副主编Christopher教授评价研究方法为阐释植物中次生代谢途径活性酶诱导机制提供了新的技术手段,是中药和天然药物新药发现的重要源泉。

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