在2021年2月,湖北大学刘莉课题组,与中科院昆明植物所合作,揭示了An update on the function and regulation of MEP and MVA pathways and their evolutionary dynamics这一重要发现,该研究发表在JIPB在线版上(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/1111/jipb.13076)。
年2月,湖北大学省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室-中科院昆明植物所刘莉课题组在JIPB在线发表了综述文章《An update on the function and regulation of MEP and MVA pathways and their evolutionary dynamics》。

1、在生物体内,萜类化合物的构建基础是异戊二烯,其基本单元结构遵循(C5H8)n的通式,其中n代表异戊二烯单元的数量,这就是著名的异戊二烯规则或C5规则。异戊二烯如同这些复杂化合物的基本构建砖块,可以通过首尾相连或形成环状结构。
2、生物合成途径:经验异戊二烯法则和生源异戊二烯法则。了解萜的生物合成途径可以帮助我们很好地去理解萜的结构特点及分类依据。萜根据C5单位的数目分为单萜、倍半萜、二萜和二倍半萜,每一种萜类又有不同的骨架类型,包括一些特殊的结构类型,如薁类、卓酚酮、环烯醚萜等。
3、种子植物能形成多种萜类和甾体类化合物,目前已鉴定出结构的约有3500种。这些化合物是由异戊烯单元构成,通过乙酸一甲瓦龙酸途径生物合成。
某些植物、原生生物顶复门的生物及大多数微生物(如结核杆菌和某些病毒)可以通过另一种途径合成IPP和DMAPP,即非甲羟戊酸途径。它发生在质体内,是以丙酮酸和3-磷酸甘油醛作原料,以2-甲基赤藓醇磷酸(MEP)和1-脱氧木酮糖-5-磷酸(DOXP)为中间体,因此也称MEP/DOXP途径。
在特定的生物体中,如某些植物、原生生物顶复门的生物以及大多数微生物(包括结核杆菌和某些病毒),它们合成IPP(异戊二烯)和DMAPP(二甲氧基异戊二烯)的过程并非通过甲羟戊酸途径,而是通过另一种途径,即非甲羟戊酸途径。
甲羟戊酸途径,作为生物体内的一种重要代谢途径,以乙酰辅酶A为原料合成异戊二烯焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸。此途径广泛存在于高等真核生物和众多病毒中,其产物被视为活化的异戊二烯单位,是类固醇、类萜等生物分子合成的前体。
青蒿素的生物合成路径定位与代谢工程实现是本文关注的重点。在这一过程中,甲羟戊酸途径在细胞质中进行,而非甲羟戊酸(DXP)途径在叶绿体中完成。这涉及选择适合的生物反应器,如微生物或植物底盘。
Mevalonate pathway)是以乙酰辅酶A为原料合成异戊二烯焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸的一条代谢途径,存在于所有高等真核生物和很多病毒中。该途径的产物可以看作是活化的异戊二烯单位,是类固醇、类萜等生物分子的合成前体。
植物细胞中次生代谢物主要有萜类、酚类和生物碱等,它们都是由细胞中的糖类等有机物衍生而来的。①萜类化合物是由糖类转变为乙酰CoA、3-磷酸甘油醛和丙酮酸后进一步合成的。萜类的合成有两条途径:甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖磷酸途径,两条途径都合成IPP(异戊烯二磷酸)。
植物体内萜类的生物合成途径有2条途径,分别为()途径和()途径。
①萜类化合物是由糖类转变为乙酰CoA、3-磷酸甘油醛和丙酮酸后进一步合成的。萜类的合成有两条途径:甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖磷酸途径,两条途径都合成IPP(异戊烯二磷酸)。a.甲羟戊酸途径:3个乙酰CoA经过聚合反应生成6碳的中间产物,再经过焦磷酸化、脱羧和脱水反应生成IPP。
与动物不同,植物通过甲基赤藓醇磷酸途径(MEP途径)和甲羟戊酸途径(MVA途径)来合成IPP和DMAPP,这两种途径的蛋白存在于不同的细胞区室,包括叶绿体、胞质、内质网和过氧化物酶体。由于许多重要的植物激素的前体物质都由MEP和MVA途径提供,因此这两条途径参与了植物生长发育的各个方面。
生物合成途径:经验异戊二烯法则和生源异戊二烯法则。了解萜的生物合成途径可以帮助我们很好地去理解萜的结构特点及分类依据。萜根据C5单位的数目分为单萜、倍半萜、二萜和二倍半萜,每一种萜类又有不同的骨架类型,包括一些特殊的结构类型,如薁类、卓酚酮、环烯醚萜等。
尤马马杜拉放线菌的分类研究中,其代谢特性有明显的特定选择。研究者们倾向于利用一系列特定的盐类作为培养基成分,其中包括醋酸盐、DL—苹果酸盐、丙酮酸盐、琥珀酸盐和酒石酸盐。值得注意的是,它们不采用柠檬酸盐、乳酸盐、草酸盐、粘酸盐以及苯甲酸盐,这是分类过程中区分其与其他微生物的重要标志。
在酵母精麦芽精琼脂中,尤马马杜拉放线菌没有气丝,基丝坚实,呈蜡状,颜色从黄灰渐变为灰黄褐色,反面为暗黄褐色,且有橙色可溶色素。燕麦粉琼脂上,气丝为白色,基丝蜡状,正反面都呈现出灰黄色。蕃茄燕麦粉琼脂的气丝非常少,为白色,基丝同样为蜡质,暗灰黄色。
他的科研成果还包括《农用抗生素多杀菌素(Spinosyn)的研究进展》和《尤马马杜拉放线菌的染色体复制区的克隆及功能分析》。这些论文和著作反映了他在生物农药领域的深厚造诣和丰富的研究成果。