Bioplus-Shanghai #

Chinese herbal medicine meets synthetic biology——Biosynthesis of UGT72B2 from Isatis indigotica #

War, famine and plague are the three major challenges facing humanity. The COVID-19 pandemic in recent years has made people actually aware of the immense threat posed by this modern plague. Modern pharmacology and clinical practice have demonstrated the significant antiviral properties of various plants. Therefore, it is crucial to utilize synthetic biology to identify and synthesize antiviral compounds found in plants on an industrial scale for drug development. In this study, we employed pre-transcriptomic data to screen and clone the antiviral-related genes UGT72B2 in I. indigotica. Subsequently, we constructed a prokaryotic expression vector to characterize the function of UGT72B2 through in vitro enzymatic reaction. The enzymatic assay revealed that UGT72B2 catalyzes the production of glycosides from four types of lignans, namely lariciresinol, pinoresinol, secoisolariciresinol, and matairesinol. Our research provides a foundation for the efficient heterologous synthesis of lignans or lignan-derivative glycosides, which are key antiviral components of I. indigotica.

戦争、飢餓、そして疫病は、人類が直面している三大課題です。近年のCOVID-19の大流行は、この現代の疫病がもたらす巨大な脅威を人々が実際に認識するきっかけとなりました。現代の薬理学と臨床実践は、様々な植物に有意な抗ウイルス特性が存在することを示しています。したがって、薬の開発のために、植物内で見つかる抗ウイルス化合物を工業規模で特定し合成するため、合成生物学を活用することが極めて重要です。本研究では、プレートランスクリプトミックスデータを用いて、クワ科の植物であるリンドウの抗ウイルス関連遺伝子UGT72B2をスクリーニングしてクローン化しました。その後、我々は、体外酵素反応を通じてUGT72B2の機能を特性づけるための原核生物発現ベクターを構築しました。酵素を用いた解析から、UGT72B2が、ラリシレジノール、ピノレジノール、セコイソラリシレジノール、マタイレジノールという4種類のリグナンからグリコシドを生成することを触媒化することが明らかとなりました。我々の研究は、リンドウの主な抗ウイルス成分であるリグナンあるいはリグナン誘導体グリコシドの効率的な異種合成のための基礎を提供します。

reference:

• iGEM Bioplus-Shanghai Team Information
• iGEM Bioplus-Shanghai Wiki