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2024-03-08 02:03:17
莽草酸_百度百科
百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心莽草酸播报讨论上传视频有机化合物收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。莽草酸，是一种有机化合物，化学式为C7H10O5，为白色结晶性粉末，微溶于乙醇、乙醚，几乎不溶于氯仿、苯。莽草酸通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成，并具有有抗炎、镇痛作用，还可作为抗病毒和抗癌药物中间体。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，莽草酸在3类致癌物清单中。 [1]中文名莽草酸外文名Shikimic acid别 名(3R,4S,5R)-(-)-3,4,5-三羟基-1-环己烯羧酸化学式C7H10O5分子量174.151CAS登录号138-59-0EINECS登录号205-334-2熔 点185 至 187 ℃沸 点400.5 ℃密 度1.725 g/cm³外 观白色结晶性粉末闪 点210.1 ℃安全性描述S22；S24/25危险性符号Xi危险性描述R36/37/38目录1基本信息2理化性质3分子结构数据4计算化学数据5毒理学数据6用途7安全信息▪安全术语▪风险术语基本信息播报编辑化学式：C7H10O5分子量：174.151CAS号：138-59-0EINECS号：205-334-2理化性质播报编辑密度：1.725g/cm3熔点：185-187°C沸点：400.5℃闪点：210.1ºC蒸汽压：4.45E-08mmHg at 25°C外观：白色结晶性粉末溶解性：微溶于乙醇、乙醚，几乎不溶于氯仿、苯 [2]分子结构数据播报编辑摩尔折射率：38.14摩尔体积（cm3/mol）：100.9等张比容（90.2K）：331.7表面张力（dyne/cm）：116.6极化率（10-24cm3）：15.12 [2]计算化学数据播报编辑疏水参数计算参考值（XlogP）：-1.7氢键供体数量：4氢键受体数量：5可旋转化学键数量：1互变异构体数量：0拓扑分子极性表面积（TPSA）：98重原子数量：12表面电荷：0复杂度：222同位素原子数量：0确定原子立构中心数量：3不确定原子立构中心数量：0确定化学键立构中心数量：0不确定化学键立构中心数量：0共价键单元数量：1 [2]毒理学数据播报编辑1、急性毒性小鼠腹腔LD：1mg/kg2、致肿瘤数据小鼠经口TDLo：4000mg/kg小鼠腹腔TDLo：400mg/kg3、致突变数据小鼠腹腔显性致死试验：1000mg/kg小鼠经口显性致死试验：3200mg/kg仓鼠肾的形态转变试验：250mg/L [2]用途播报编辑莽草酸通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成，并具有有抗炎、镇痛作用，还可作为抗病毒和抗癌药物中间体。安全信息播报编辑安全术语S22：Do not breathe dust.不要吸入粉尘。S24/25：Avoid contact with skin and eyes.避免皮肤和眼睛接触。风险术语R36/37/38：Irritating to eyes, respiratory system and skin.刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000莽草酸 CAS#: 138-59-0
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莽草酸
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中文名称：莽草酸英文名称：Shikimic acidCAS：138-59-0纯度：≥99%包装信息：1kg/RMB 160;10kg25kg备注：天然度 ≥98%，现货供应，量大优惠！
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中文名称：莽草酸/-（-）莽草酸/3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸/3α,4α,5β-三羟基环已烯羧酸/蟒草酸/卡瓦根提取物英文名称：Shikimic acidCAS：138-59-0纯度：98%备注：R0013 72/1g/瓶
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莽草酸专题莽草酸有何功效？莽草酸途径是什么？莽草酸是一种植物和微生物的重要代谢产物，可用作抗菌剂、抗真菌剂、除草剂的原料以及作为营养物质。2024/1/29 11:43:29莽草酸的药理作用与制备莽草酸是一种易溶于水的白色晶体粉末。它因最早分离自日本莽草而得名，是一种植物和微生物的重要代谢产物。长期以来，莽草酸主要从八角茴香科植物八角或日本莽草（日本大茴香）等的干燥成熟果实中提取，近年来也有从北美枫香的果实以及松针中提取莽草酸的研究报道。2022/9/28 9:01:04松针中含有的神奇物质——莽草酸莽草酸是一种单体化合物，有抗炎、镇痛作用，还可作为抗病毒和抗癌药物中间体，莽草酸通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成。北京中医药大学药理研究室前期研究首次发现莽草酸有明显抗血栓形成作用，可抑制动、静脉血栓及脑血栓形成。为2020/11/25 17:15:24
莽草酸生产厂家及价格列表卡瓦根提取询价陕西新天域生物科技有限公司2024/03/07莽草酸询价陕西新天域生物科技有限公司2024/03/07
莽草酸简介植物来源性状生产达菲的关键原料药理作用莽草酸途径 用途与合成方法 MSDS 莽草酸价格(试剂级) 上下游产品信息 专题中文名称莽草酸中文同义词(3R,4S,5R)-(-)-3,4,5-三羟基-1-环己烯羧酸;莽草酸(蟒草酸);莽草酸(标准品);(3R,4S,5R)-(-)-3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸;莽草酸, 3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-甲酸;茴香子;3Α,4Α,5Β-三羟基环已烯羧酸;莽草酸 莽草酸对照品(标准品)英文名称Shikimic acid英文同义词L-SHIKIMIC ACID;(3R,4S,5R)-3,4,5-TRIHYDROXY-1-CYCLOHEXENECARBOXYLIC ACID;(3R,4S,5R)-3,4,5-TRIHYDROXY-CYCLOHEX-1-ENECARBOXYLIC ACID;Shikimic acid,(3R,4S,5R)-()-3,4,5-Trihydroxy-1-cyclohexenecarboxylic acid;Illicium Verum P.E.;Shikimic acid methyl esther;ShikiMic acid, 98% 1GR;3,4,5-Trihydroxycyclohex-1-enecarboxylic acidCAS号138-59-0分子式C7H10O5分子量174.15EINECS号205-334-2相关类别有机酸;医药原料;饲料添加剂;原料药;中草药成分;羰基化合物;生命科学标准品;生化试剂;其他生化试剂;植物成分单体;标准提取物;生化试剂-其他化学试剂;添加剂;八角提取物;植物提取;天然产物;中药对照品;标准品;对照品,标准品;代谢组学;植物提取物;对照品;代谢途径;小分子抑制剂;小分子抑制剂，天然产物;医用原料;标准品，对照品;其他原料;标准品-中药标准品;原料;化工原料;标准品 -中药标准品;其它天然产物;分析试剂-对照品;其他;API intermediates;Chiral Reagents;Chiral Building Blocks;Simple Alcohols (Chiral);Synthetic Organic Chemistry;Natural Plant Extract;API;chemical reagent;pharmaceutical intermediate;phytochemical;reference standards from Chinese medicinal herbs (TCM).;standardized herbal extract;Antibiotic;Plant Extract;Inhibitors;有机中间体;标准品-对照品;化妆品原料;有机化工原料;杂质对照品;医药、农药及染料中间体;比例提取物;其他类;化工产品-有机化工;化工材料;香辛料类提取物;通用生化试剂-有机酸;植提提取物;生物试剂;生物化工;标准提取物;高含量单体;其他相关培养基Mol文件138-59-0.mol结构式
莽草酸 性质熔点185-187 °C (lit.)比旋光度-180 º (c=4, H2O 25 ºC)沸点225.11°C (rough estimate)密度1.52 g/cm3 (27.2℃)蒸气压0Pa at 25℃折射率-180 ° (C=1, H2O)储存条件2-8°C溶解度180克/升形态粉末酸度系数(pKa)pK (14.1°) 5.19颜色白色至浅米色或浅灰色旋光性 (optical activity)[α]/D -180.0±5.0°, c = 4 in H2O水溶解性18 g/100 mL (20 ºC)敏感性HygroscopicMerck14,8480BRN4782717InChIKeyJXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-NLogP-1.5 at 21℃ and pH1表面张力49.86mN/m at 1g/L and 20℃CAS 数据库138-59-0(CAS DataBase Reference)NIST化学物质信息Shikimic acid(138-59-0)(IARC)致癌物分类3 (Vol. 40, Sup 7) 1987
莽草酸 用途与合成方法简介莽草酸是一种易溶于水的白色晶体粉末。它因最早分离自日本莽草而得名，是一种植物和微生物的重要代谢产物。长期以来，莽草酸主要从八角茴香科植物八角或日本莽草（日本大茴香）等的干燥成熟果实中提取，近年来也有从北美枫香的果实以及松针中提取莽草酸的研究报道。植物来源莽草酸存在于木兰科植物八角的干燥成熟果实中。八角是一种生长在湿润、温暖半阴环境中的常绿乔木，高可至30米。主要分布于福建、广东、广西、云南、贵州等省土壤疏松的山地。树皮呈灰色至红褐色。椭圆形全缘单叶，披针形生长，叶为革质，短柄，长6-12厘米，宽2-5厘米，上表面可见透明油点。春秋季开花。花单生于叶腋部。有3片黄绿色萼片；6-9片花被，呈粉红至深红色。秋季至第二年春季结果。聚合果呈星状的八角形，长1-2厘米，宽3-5厘米，高<1厘米。成熟后由绿变黄。蓇葖果顶端钝或钝尖，每个内含6毫米长的种子一颗。果实在秋冬季采摘，干燥后呈红棕色或黄棕色。气味芳香而甜。
莽草又称野八角,为一种灌木，四季常绿，种子呈淡褐色,有光泽,花期5月,果期9至10月,主要分布在1200米以下的荒山荒坡丛林中，秋季结果，果子中含有大量的莽草酸,果实与八角非常相似，但有毒，应避免混淆。性状白色粉末,易溶于水，在水中的溶解度为18g/100ml，难溶于氯仿、苯和石油醚。熔点185℃～191℃ ,旋光度-180°,气味辛酸。生产达菲的关键原料莽草酸是罗氏生产达菲的关键原料。目前罗氏使用的莽草酸是从八角中加工提取的。 从石油化工原料合成莽草酸步骤复杂，目前除科研工作外没有生产和应用的价值。莽草酸可以从另外一种天然产物奎宁酸合成，需要几步反应。奎宁酸来源于金鸡纳树（cinchona tree）的树皮，可以像莽草酸一样提取和大量供应。金鸡纳树的产地主要在非洲国家扎伊尔（Zaire），但由于扎伊尔的政局不稳定，难以在商业上确保金鸡纳树树皮的供应。 目前另外一个生产莽草酸的方法是采用生物发酵的方法制备,以葡萄糖为原料。这是罗氏在达菲的生产中为防止八角（莽草酸）来源不稳定而准备的第二套生产方案。 罗氏的发酵法莽草酸是在北欧生产的。采用发酵法生产莽草酸的厂家曾由于生产成本太高造成亏损而停止生产。罗氏自称，其用于达菲生产的莽草酸有三分之一来源于发酵法生产。药理作用莽草酸通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成，具有有抗炎、镇痛作用，还可作为抗病毒和抗癌药物中间体,也具有预防禽流感药物“达菲”、“克流感”的作用。莽草酸途径莽草酸途径是存在于植物、真菌和微生物中的一条重要的代谢途径，该途径有7个酶化过程。脱氢奎尼酸（DHQ）和莽草酸脱氢酶（SDH）促进了莽草酸途径中的第3，4个阶段。在大多数微生物中，DHQ和SDH是单功能的，但是在植物中DHQ和SDH可以融合，形成具有两种功能的酶。DHQ-SDH双功能酶的优点就是在莽草酸途径中通过限制中间物在竞争途径中的质量而增加代谢物流通的效率。
多伦多大学的Christendat小组近日研究分析了拟南芥（一种草本植物）的DHQ-SDH结构。研究人员通过气相悬滴法，第一次完成了DHQ-SDH酶和莽草酸的共结晶，之后将尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）添加到晶体中形成三重复合物。脱氢莽草酸产物在DHQ位点的产生，说明SDH-莽草酸-NADP（H）是一种利于莽草酸氧化的活性复合物，DHQ-SDH的凹型构造中存有活性位点。DHQ-SDH蛋白可以通过面对面定位，将莽草酸途径中的代谢物区分开，而且可增加代谢物从DHQ到SDH域的转移效率。这个模型已经被现有的动力学数据证实，并认为SDH在莽草酸途径中起到存放代谢物的作用。化学性质 易溶于水，难溶于氯仿、苯和石油醚。 来源于木兰科植物八角的干燥成熟果实。用途 是一种抗肿瘤药物，同时也是二恶霉素、乙二醛酶抑制剂等抗肿瘤药物的合成原料用途 莽草酸是许多生物碱，芳胺酸，吲哚衍生物和手性药物合成的关键前体。最近，莽草酸被用于奥塞米韦（达菲的活性成分） 的起始原料，奥塞米韦是 神经氨酸酶 抑制剂 ，可用于治疗和预防流感A和流感B。用途 用作定量测定根部顶端部分莽草酸含量的标准品。也用作莽草酸激酶试验的底物。生产方法
莽草酸是从中药八角茴香中提取的一种单体化合物。
类别有毒物质毒性分级中毒急性毒性腹腔-小鼠 LD50: 600 毫克/公斤可燃性危险特性可燃, 火场排出辛辣刺激烟雾储运特性库房低温, 通风, 干燥灭火剂水, 二氧化碳, 干粉, 砂土
安全信息危险品标志Xi危险类别码36/37/38安全说明22-24/25-36-26WGK Germany3RTECS号GW4600000F3-10海关编码29181980毒害物质数据138-59-0(Hazardous Substances Data)毒性LD5 i.p. in mice: 1000 mg/kg (Evans, Osman)
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莽草酸 价格(试剂级)更新日期产品编号产品名称CAS号包装价格2024/01/25HY-N0130莽草酸Shikimic acid138-59-0100mg600元2024/01/25HY-N0130莽草酸Shikimic acid138-59-010mM * 1mLin Water660元
莽草酸 上下游产品信息下游产品奥司他韦杂质2莽草酸乙酯分支酸
"莽草酸"相关产品信息
5-O-咖啡酰莽草酸 (3R,4R,5R)-4-乙酰氨基-5-氨基-3(1-乙丙氧基)-1-环己烯-1-羧酸乙酯盐酸盐 莽草酸 莽草酸-3-磷酸酯 紫云英苷 3-O-咖啡酰莽草酸 去氢莽草酸 环己烯甲酸 香豆酸 木犀草素 草酸二水合物 乙醇 奥司他韦杂质 奥司他韦杂质A 过氧化钾 碳酸氢钠
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莽草酸
中文名称： 莽草酸
化学结构式
English name：Shikimic Acid
化学式：3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸
植物来源: 莽草酸存在于木兰科植物八角(Illicium verum Hook.f.)的干燥成熟果实。八角为生长在湿润、温暖半阴环境中的常绿乔木，高可至20米。主要分布于中国大陆南方。树皮灰色至红褐色。椭圆形全缘单叶，披针形生长，叶为革质，短柄，长6-12厘米，宽2-5厘米，上表面可见透明油点。春秋季开花。花单生于叶腋部。有3片黄绿色萼片；6-9片花被，呈粉红至深红色。秋季至第二年春季结果。聚合果呈星状的八角形，长1-2厘米，宽3-5厘米，高<1厘米。成熟后由绿变黄。蓇葖果顶端钝或钝尖，每个内含6毫米长的种子一颗。果实在秋冬季采摘，干燥后呈红棕色或黄棕色。气味芳香而甜。注意同属植物莽草（又称野八角）的果实与八角非常相似，但有毒，应避免混淆。除了植物，莽草酸还广泛存在于微生物中，通过微生物发酵也能提取莽草酸。
分子式及分子量：C7H10O5（174.15）(因为这是化学式的一个特殊式,所以不是整数)
[性状]：
白色精细粉末,易溶于水，在水中的溶解度为18g/100ml，难溶于氯仿、苯和石油醚。熔点185℃～191℃ ，旋光度-180°，气味辛酸。
[药理作用]：
莽草酸通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成，莽草酸具有抗炎、镇痛作用，莽草酸还可作为抗病毒和抗癌药物中间体。
[附加]
北京中医药大学的黄建梅副教授是研究八角科植物的专家，面对记者的采访，黄建梅说，其实莽草酸是一样很平常的东西，若不是禽流感，若不是罗氏公司公布抗禽流感特效药“达菲”提炼自八角中的莽草酸，可能永远不会有谁关注莽草酸，谁都不会意识到八角原来也是一种中药。
“八角？回家烧茶叶蛋啊”
八角，性辛温、理气止痛，温中散寒，一直是不可或缺的一种调味品。上海岳阳医院从业40多年的医师卢永仙说，八角确实能入药，用于中药治疗胃肠不适，上吐下泻。但是卢医师说，他从业40多年，从来没看到一张开出去的方子上有八角这味药。
黄建梅也说，八角的确入药极少，尤其是人工种植的八角，主要作用用于调味。一些野生八角，或者八角属的植物，在民间会用来抗风湿，但是这种用途并不见于药典。
“在医院里药方上开一味八角会被笑话的。开八角给我干什么？
让我回去烧茶叶蛋啊。”卢医师打趣地说。
黄建梅介绍说，八角的主要成分首先是挥发油，就是这种挥发油令八角发出很香的味道。其次是黄酮类成分，最后便是那个被炒得很神奇的莽草酸。广西产八角茴香中莽草酸含量大约在12%左右。
是药三分毒，八角不例外。
黄建梅证实，八角中含有一种叫做莽草毒素的成分，对于人类的神经具有惊厥作用。但是她表示无法回答莽草毒素与日本“达菲”副作用案例是否有关。黄建梅说，虽然莽草酸和莽草毒素名字相近，其实是两种完全不同的东西。莽草酸（Shikimicacid）是一种有机酸，而莽草毒素（Anisatin）是一种倍半萜类物质。虽然莽草酸和莽草毒素都能用甲醇从八角中一起提取出来，但是分离这两种物质并非难事。
人工种植的八角中莽草毒素的含量非常低，但是野生八角和八角属植物中含较高的莽草毒素。但是这仅仅能说明八角中含有致使神经惊厥的毒素，和莽草酸并无任何关系。
和八角样“神”的植物很多
黄建梅介绍说，在生物的代谢途径中，有一种叫做莽草酸代谢，这种代谢方式存在于大量高等植物与微生物中。所谓莽草酸代谢，就是以莽草酸为中间物质，在生 物体内进一步合成分解，生成其它化合物。换而言之，莽草酸存在于大量高等植物或微生物。由于八角科植物的果实中含有较大量的莽草酸，在八角的甲醇提取物中 能含有超过10%的莽草酸，所以才经常被作为提取莽草酸的资源植物。“达菲”运用八角提取莽草酸，只是因为八角的莽草酸含量比较大，并不是八角本身对于治疗禽流感有何突出之处。
除了植物，莽草酸还广泛存在于微生物中，通过微生物发酵也能提取莽草酸。罗氏也承认“达菲”中所用的部分莽草酸来源于一种大肠杆菌发酵。
“达菲”中的抗病毒成分，是通过对莽草酸进行进一步提炼转化而生成的衍生物，也不是莽草酸存在对禽流感病毒的抵抗作用。“八角茴香含有一种抗禽流感病毒 的重要成分莽草酸”这样的提法肯定是错误的。如果莽草酸直接对禽流感有抵抗作用，那么大自然中存在无数可以抵抗禽流感的植物，比如马尾松松针，也含有不少 异亚丙基莽草酸。若要盲目抢购八角，其实换成把马尾松松针摘光，作用也差不多。
对于此前公布过的罗氏公司制取“达菲”的流程，其实大部分是从八角中提取莽草酸的流程。黄建梅说，提取莽草酸其实是一件非常容易的事情。基本在稍有条件的实验室都能完成。莽草酸绝非什么神秘之物，罗氏公司的技术重点是对莽草酸的进一步转化。
莽草酸的一般用途
黄建梅说，莽草酸以前的一般通途是用来作为化工原料，用来转化生成其他化学物质或化学制剂。中国的八角每年有很多出口到欧洲，尤其以德国居多。但是主要 是从八角中提取挥发油制作食品添加剂。莽草酸衍生药物大部分处于实验阶段，但是这样的实验报告非常多。“达菲”应该算是实验中较早成功的一例，在上世纪90年代制成莽草酸衍生物作为抗病毒药物。
莽草酸在学界比较受到关注的发展前途有二：一是抗菌抗肿瘤作用，1987年有报道中提到日本学者发现莽草酸的一种化合物对海拉细胞株（HeLacells）和埃希利腹水癌（Ehrlichascitescarcinoma）有明显的抑制作用，并能延长接种白血病细胞L1210的小鼠的存活时间，而且毒性相对较低，并指明抑制作用主要是因为此种莽草酸化合物与硫氢化物反应。另一种化合物对白血病细胞L1210无对抗作用，但对须发癣菌（TrichophytonmentagrophytesATCC9972）有一定的对抗作用。国内的孙快麟等人于1988年对已合成的一种莽草酸衍生物进行了初步的体外抗菌和抗肿瘤实验，证明此化合物具有与二 霉素类似的体外抑制白血病细胞L1210的作用。
二是对心血管系统的作用，北京中医药大学的孙建宁等对莽草酸及其衍生物三乙酰莽草酸和异亚丙基莽草酸对心血管系统的作用进行研究，发现三个化合物均具有抗血栓形成和抑制血小板聚集的作用，并对它们的作用机理进行了研究。
取自“https://www.yixue.com/index.php?title=莽草酸&oldid=130272”
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大肠杆菌基因编辑的策略和用途(莽草酸) - 知乎
大肠杆菌基因编辑的策略和用途(莽草酸) - 知乎切换模式写文章登录/注册大肠杆菌基因编辑的策略和用途(莽草酸)丰海生物杭州丰海生物科技有限公司 员工重组工程大肠杆菌生产抗病毒药物中间体莽草酸 基因编辑技术的应用范例背景知识莽草酸是莽草酸代谢途径的中间产物，是合成手型药物的关键原料，也是合成芳香族类氨基酸( L-苯丙氨酸、L -酪氨酸、L-色氨酸) 、泛醌、叶酸、维生素 K2等芳香族化合物的关键中间体。药用价值广泛，能够作为抗病毒和抗肿瘤药物中间体，还具有抑制凝血系统、抗炎镇痛、防止血栓形成等活性。罗氏制药公司开发的治疗和预防禽流感药物磷酸奥司他（Oseltamivir phosphate，商品名达菲 Tamiflu）就是以 SA 为母核生产的。前些年在全世界范围爆发的 H5N1、H1N1 亚型禽流感，以及 2013 年在我国首先爆发的 H7N9亚型禽流感，都严重影响了人类健康及社会稳定。Tamiflu对甲型、乙型流感，以及这些高致病性亚型禽流感病毒均显示了良好的治疗效果。相关数据显示，2014 年全球 Tamiflu销售市场达10.50 亿美元。SA 的市场售价可从平时的$40/kg 上涨至禽流感爆发时的$1,000/kg，而高纯度 SA 价格高达$50/g。莽草酸（shikimic acid，SA），化学名为 3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸，是一种属于环己烷的羟基化不饱和酸衍生物。分子式为 C7H10O5，分子结构式如图 1-1 所示，相对分子质量为 174.15。 图 1 莽草酸的化学结构式莽草酸的生产方法有三种，植物提取法，化学合成法和生物合成法。植物提取主要是从八角茴香里面提取，化学合成方法主要是指Diels-Alder 反应、逆 Diels-Alder 反应法和奎宁酸转化法等如今已有报道的 SA 基因工程菌主要有：大肠杆菌（Escherichia coli）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）、弗氏柠檬酸杆菌（Citrobacter freundii）及巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）等。虽然可利用菌株很多，但鉴于遗传背景、基因操作、培养时间、发酵工艺等诸多方面的条件限制，目前大多数研究均对大肠杆菌进行改造，并且已有报道的最高产 SA 基因工程菌也为大肠杆菌。据了解，罗氏制药公司用于生产 Tamiflu的 SA 原料近三分之一是由重组大肠杆菌发酵生产的，由此可见利用大肠杆菌发酵生产SA 切实可行且意义重大。莽草酸生产菌株的构建，首先要了解莽草酸的代谢途径。如下图所示，莽草酸是大肠杆菌利用葡萄糖合成芳香族氨基酸的中间产物之一。 图2大肠杆菌碳代谢途径和莽草酸途径莽草酸途径优化策略1．切断或者限制下游反应：在莽草酸途径中，SA 只是芳香族氨基酸合成途径的中间产物，因此要利用莽草酸途径合成 SA 就必须切断或者限制 SA 到下游反应的代谢途径，使SA 能在微生物体内大量累积。野生型大肠杆菌中有两个莽草酸激酶，莽草酸激酶 I 和莽草酸激酶 II，分别由基因 aro K 和 aro L 编码。Chen研究表明，在敲除 aro L 基因后，通过 RNA 干扰技术来部分失活 aro K 基因可增加 SA 产量 1.29 倍，而直接敲除 aro K 基因可使 SA 产量增加2.69 倍。因此对 aro K 基因进行失活，尤其是直接敲除能更进一步地积累 SA。目前研究中大都将 aro L 和 aro K 基因同时敲除或失活，以完全阻断 SA 的下游反应。2． PTS系统的改造PTS 系统是大肠杆菌细胞内参与葡萄糖从膜间质转运到胞内并进行磷酸化的主要活性转运系统，但该转运系统的磷酸基团供体为 PEP（图 2）。在以葡萄糖为碳源的培养基培养下，PTS 系统转运葡萄糖会消耗近 50%的 PEP 。对 PTS 系统进行改造成为构建SA 产生菌的一个研究热点。研究表明敲除 PTS 系统还可以提高碳源利用率，降低发酵副产物的生成；减少乙酸合成；减弱或消除碳代谢阻遏效应（carbon catabolic repression，CCR），消除二次生长，从而充分利用多种碳源，缩短发酵时间，提高 SA 产量。为了弥补大肠杆菌转运葡萄糖能力的不足，在敲除 PTS 系统的同时通过加强表达其自身 Gal P 蛋白和 Glk 蛋 白 来 恢 复 葡 萄 糖 转 运 功 能。科研工作者通过不同质粒分别表达 Glf 和 Glk 蛋白使 PTS-宿主菌重新获得吸收葡萄糖能力，同时解除反馈抑制，加强各种限速步骤酶的表达。最终在添加 15 g/L 酵母提取物的10 L 罐中，SA 浓度可以达到 84 g/L，产率达到 33%。3．减少副产物的产生副产物QA 和 DHS的积累严重影响了碳源利用率，减少了 SA 产量。另外副产物的积累不仅会影响下游反应进行，还会影响后续 SA 的提取纯化。Ydi B是一种双功能酶（奎尼酸/莽草酸脱氢酶）ydi B 失活后菌株缺乏奎尼酸脱氢酶活性，QA 合成途径受阻，DHQ 得以积累并在 Aro D 催化下合成大量DHS 从而生成 SA。科研工作者在实验中将 ydi B 基因敲除的同时过表达 aro E 基因以补偿莽草酸脱氢酶活性，阻碍了代谢平衡中 DHQ 向 QA 的转化，有利于 DHS 积累并促进了 SA 的合成。Chen 也得出了同样的结论，敲除 ydi B 基因后构建重组菌 SA4，其副产物 QA 含量从 128.17mg/L 减少到 37.62mg/L，而SA 产量从 417.2 mg/L 提高到 576.17 mg/L。4．关键酶基因的过表达为了增加碳源进入莽草酸途径的代谢流，需要将莽草酸途径中的关键酶基因进行过表达。DAHP 合酶（Aro G、Aro F、Aro H），DHQ 合成酶 Aro B 和 SA脱氢酶 Aro E 是莽草酸途径中的限速酶。5．中心碳代谢途径的改造过表达aro F、aro E、aro B、pps A、tkt A6．NADPH辅因子再生过表达aro Gfbr、aro E、aro B、aro D、tkt A、zwf 等基因7．其他代谢途径的引入其他微生物来源的基因异源表达以替代大肠杆菌中的 aro D 和 aro E。经过上述代谢工程方法的优化，目前利用微生物发酵生产 SA 取得了惊人的成就，已报道的工程菌株中SA 最高产量可达到 84g/L，最高产率可达到 42%。总结：上述基因改造大肠杆菌合成莽草酸的例子，使我们可以一睹基因改造微生物在生产化合物分子中的巨大潜力。莽草酸是合成芳香族类氨基酸( L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、L-色氨酸) 的重要前体化合物，同时因其自身的药用价值，具有广阔的市场前景与经济价值。以葡萄糖为起始合成原料，通过基因改造工程菌生产莽草酸的方法，具有发酵周期短、可控性强、可持续性发展且对环境友好等特点，非常具有发展潜力与应用价值。微生物基因改造和代谢途径优化是最新的合成生物学技术的主要组成部分之一，主要依赖基因工程和基因组编辑技术。以CRISPR Cas9 技术为代表的基因编辑技术，在微生物基因改造领域取得了巨大成果。大肠杆菌，枯草芽孢杆菌，酵母等微生物被改造成各种功能和用途的细胞工厂，可以高效生产酶，中间体，多元醇，有机酸，抗体药物等。改造过的微生物还可以用于催化各种生物和化学反应，合成之前难以合成的复杂化合物分子，加速新药创制开发。丰海生物为您提供大肠杆菌基因编辑，代谢通路改造和合成生物学服务。丰海生物拥有基于cas方法的多套强大基因编辑工具，已经完成了模式大肠杆菌MG1655，BL21（DE3），W3110，JM109，J53，ATCC25922，OP50；益生大肠杆菌Nissle1917；病原大肠杆菌 K99，CFT073，各种临床多耐药大肠杆菌的单基因和多基因敲除/敲入编辑，完成代谢通路设计改造和合成生物学服务（以莽草酸为例）。参考文献：[1] Jiang M,Zhang H. Engineering the shikimate pathway for biosynthesis ofmolecules with pharmaceutical activities in E. coli[J]. Curr Opin Biotechnol, 2016, 42: 1-6.[2] Chen K,Dou J,Tang S, et al. Deletion of the aro K gene is essential for high shikimic acid accumulation through the shikimate pathway in E. coli[J]. Bioresour Technol, 2012, 119: 141-147.[3] Chen X,Li M,Zhou L, et al. Metabolic engineering of Escherichia coli for improving shikimate synthesis from glucose[J]. Bioresour Technol, 2014, 166: 64-71.[4] Tripathi P,Rawat G,Yadav S, et al. Fermentative production of shikimic acid: a paradigm shift of production concept from plant route to microbial route[J]. Bioprocess Biosyst Eng, 2013, 36 (11): 1665-1673.丰海生物基因编辑服务，承诺：先实验后付费，不成功不收费 。 微信二维码，扫我哦！！编辑于 2021-02-20 23:14合成生物学药物新型冠状病毒赞同 12 条评论分享喜欢收藏申请
莽草酸 | 138-59-0
莽草酸 | 138-59-0
ChemicalBook
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莽草酸
简介 植物来源 性状 生产达菲的关键原料 药理作用 莽草酸途径 莽草酸 试剂级价格
莽草酸
CAS号:
138-59-0
英文名:
Shikimic acid
英文别名:
Shikimate;sikimic acid;(-)-SHIKIMIC ACID;Skikimic acid;L-SHIKIMIC ACID;Kava root extract;(3R,4S,5R)-3,4,5-TRIHYDROXY-1-CYCLOHEXENECARBOXYLIC ACID;(3R,4S,5R)-3,4,5-TRIHYDROXY-CYCLOHEX-1-ENECARBOXYLIC ACID;Shikimic;NSC 59257
中文名:
莽草酸
中文别名:
茴香子;莽草酸;蟒草酸;槲皮酸;L-莽草酸;天然莽草酸;卡瓦根提取物;莽草酸对照品;八角植物提取物;莽草酸,98%
CBNumber:
CB2293550
分子式:
C7H10O5
分子量:
174.15
MOL File:
138-59-0.mol
化学性质
安全信息
用途
价格
供应商 668
化学性质
安全信息
用途
价格
供应商 668
莽草酸化学性质
熔点:
185-187 °C (lit.)
比旋光度:
-180 º (c=4, H2O 25 ºC)
沸点:
225.11°C (rough estimate)
密度:
1.52 g/cm3 (27.2℃)
蒸气压:
0Pa at 25℃
折射率:
-180 ° (C=1, H2O)
储存条件:
2-8°C
溶解度:
180g/l
酸度系数(pKa):
pK (14.1°) 5.19
形态:
Powder
颜色:
White to light beige or light gray
旋光性 (optical activity):
[α]/D -180.0±5.0°, c = 4 in H2O
水溶解性:
18 g/100 mL (20 ºC)
敏感性:
Hygroscopic
Merck:
14,8480
BRN:
4782717
InChIKey:
JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N
LogP:
-1.5 at 21℃ and pH1
表面张力:
49.86mN/m at 1g/L and 20℃
CAS 数据库:
138-59-0(CAS DataBase Reference)
(IARC)致癌物分类:
3 (Vol. 40, Sup 7) 1987
NIST化学物质信息:
Shikimic acid(138-59-0)
安全信息
危险品标志:
Xi
危险类别码:
36/37/38
安全说明:
22-24/25-36-26
WGK Germany:
3
RTECS号:
GW4600000
F:
3-10
海关编码:
29181980
毒害物质数据:
138-59-0(Hazardous Substances Data)
毒性:
LD5 i.p. in mice: 1000 mg/kg (Evans, Osman)
莽草酸 MSDSShikimic acid
莽草酸性质、用途与生产工艺
简介
莽草酸是一种易溶于水的白色晶体粉末。它因最早分离自日本莽草而得名，是一种植物和微生物的重要代谢产物。长期以来，莽草酸主要从八角茴香科植物八角或日本莽草（日本大茴香）等的干燥成熟果实中提取，近年来也有从北美枫香的果实以及松针中提取莽草酸的研究报道。
植物来源
莽草酸存在于木兰科植物八角的干燥成熟果实中。八角是一种生长在湿润、温暖半阴环境中的常绿乔木，高可至30米。主要分布于福建、广东、广西、云南、贵州等省土壤疏松的山地。树皮呈灰色至红褐色。椭圆形全缘单叶，披针形生长，叶为革质，短柄，长6-12厘米，宽2-5厘米，上表面可见透明油点。春秋季开花。花单生于叶腋部。有3片黄绿色萼片；6-9片花被，呈粉红至深红色。秋季至第二年春季结果。聚合果呈星状的八角形，长1-2厘米，宽3-5厘米，高<1厘米。成熟后由绿变黄。蓇葖果顶端钝或钝尖，每个内含6毫米长的种子一颗。果实在秋冬季采摘，干燥后呈红棕色或黄棕色。气味芳香而甜。
莽草又称野八角,为一种灌木，四季常绿，种子呈淡褐色,有光泽,花期5月,果期9至10月,主要分布在1200米以下的荒山荒坡丛林中，秋季结果，果子中含有大量的莽草酸,果实与八角非常相似，但有毒，应避免混淆。
性状
白色粉末,易溶于水，在水中的溶解度为18g/100ml，难溶于氯仿、苯和石油醚。熔点185℃～191℃ ,旋光度-180°,气味辛酸。
生产达菲的关键原料
莽草酸是罗氏生产达菲的关键原料。目前罗氏使用的莽草酸是从八角中加工提取的。 从石油化工原料合成莽草酸步骤复杂，目前除科研工作外没有生产和应用的价值。莽草酸可以从另外一种天然产物奎宁酸合成，需要几步反应。奎宁酸来源于金鸡纳树（cinchona tree）的树皮，可以像莽草酸一样提取和大量供应。金鸡纳树的产地主要在非洲国家扎伊尔（Zaire），但由于扎伊尔的政局不稳定，难以在商业上确保金鸡纳树树皮的供应。 目前另外一个生产莽草酸的方法是采用生物发酵的方法制备,以葡萄糖为原料。这是罗氏在达菲的生产中为防止八角（莽草酸）来源不稳定而准备的第二套生产方案。 罗氏的发酵法莽草酸是在北欧生产的。采用发酵法生产莽草酸的厂家曾由于生产成本太高造成亏损而停止生产。罗氏自称，其用于达菲生产的莽草酸有三分之一来源于发酵法生产。
药理作用
莽草酸通过影响花生四烯酸代谢，抑制血小板聚集，抑制动、静脉血栓及脑血栓形成，具有有抗炎、镇痛作用，还可作为抗病毒和抗癌药物中间体,也具有预防禽流感药物“达菲”、“克流感”的作用。
莽草酸途径
莽草酸途径是存在于植物、真菌和微生物中的一条重要的代谢途径，该途径有7个酶化过程。脱氢奎尼酸（DHQ）和莽草酸脱氢酶（SDH）促进了莽草酸途径中的第3，4个阶段。在大多数微生物中，DHQ和SDH是单功能的，但是在植物中DHQ和SDH可以融合，形成具有两种功能的酶。DHQ-SDH双功能酶的优点就是在莽草酸途径中通过限制中间物在竞争途径中的质量而增加代谢物流通的效率。
多伦多大学的Christendat小组近日研究分析了拟南芥（一种草本植物）的DHQ-SDH结构。研究人员通过气相悬滴法，第一次完成了DHQ-SDH酶和莽草酸的共结晶，之后将尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）添加到晶体中形成三重复合物。脱氢莽草酸产物在DHQ位点的产生，说明SDH-莽草酸-NADP（H）是一种利于莽草酸氧化的活性复合物，DHQ-SDH的凹型构造中存有活性位点。DHQ-SDH蛋白可以通过面对面定位，将莽草酸途径中的代谢物区分开，而且可增加代谢物从DHQ到SDH域的转移效率。这个模型已经被现有的动力学数据证实，并认为SDH在莽草酸途径中起到存放代谢物的作用。
化学性质
易溶于水，难溶于氯仿、苯和石油醚。 来源于木兰科植物八角的干燥成熟果实。
用途
是一种抗肿瘤药物，同时也是二恶霉素、乙二醛酶抑制剂等抗肿瘤药物的合成原料
用途
莽草酸是许多生物碱，芳胺酸，吲哚衍生物和手性药物合成的关键前体。最近，莽草酸被用于奥塞米韦（达菲的活性成分） 的起始原料，奥塞米韦是 神经氨酸酶 抑制剂 ，可用于治疗和预防流感A和流感B。
用途
用作定量测定根部顶端部分莽草酸含量的标准品。也用作莽草酸激酶试验的底物。
生产方法
莽草酸是从中药八角茴香中提取的一种单体化合物。
类别
有毒物质
毒性分级
中毒
急性毒性
腹腔-小鼠 LD50: 600 毫克/公斤
可燃性危险特性
可燃, 火场排出辛辣刺激烟雾
储运特性
库房低温, 通风, 干燥
灭火剂
水, 二氧化碳, 干粉, 砂土
莽草酸
上下游产品信息
上游原料
下游产品
奥司他韦杂质2
莽草酸乙酯
分支酸
莽草酸 试剂级价格 更新日期产品编号产品名称CAS编号包装价格2024/01/25HY-N0130莽草酸Shikimic acid138-59-0100mg600元2024/01/25HY-N0130莽草酸Shikimic acid138-59-010mM * 1mLin Water660元
莽草酸
生产厂家
全球有 668家供应商
比利时 1
德国 8
法国 2
韩国 1
加拿大 1
美国 66
欧洲 3
日本 4
瑞典 2
瑞士 2
印度 15
英国 16
中国 547
全球 668
莽草酸国内生产厂家
供应商联系电话电子邮件国家产品数优势度
南京合谷生命生物科技有限公司
025-58822206 18020175818
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中国
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58
广州顺彤医药化工有限公司
15360832999
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43
58
南京康立瑞生物科技有限公司
+86-18626219813 +86-18626219813
812493095@qq.com
中国
48
58
苏州海景医药科技有限公司
0512-62992936 17786580220
2503890038@qq.com
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北京百灵威科技有限公司
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76
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4006608290; 18621169109
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40241
62
INTATRADE GmbH
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66
武汉易泰科技有限公司上海分公司
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69
上海将来实业股份有限公司
400-0066400 13621662912
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1998
65
上海佰世凯化学科技有限公司
021-20908456
sales@BioChemBest.com
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6015
61
阿法埃莎（中国）化学有限公司
400-6106006
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30132
84
梯希爱(上海)化成工业发展有限公司
021-67121386
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81
北京华威锐科化工有限公司
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66
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400-9903999 13355009207
3007715519@qq.com
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57
化夏化学
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60
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55
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6139
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3224
55
上海同田生物技术有限公司
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4039
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55
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58
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上海毕得医药科技股份有限公司
400-1647117 15221909166
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上海笛柏生物科技有限公司
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上海石洋化工有限公司
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雷丁试剂
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武汉丰泰威远科技有限公司
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上海卓因生物科技有限公司
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58
Shaanxi Huike Botanical Development Co., Ltd
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62
湖南华腾制药有限公司
400-8592883 15367835770
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58
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苏州亚科科技股份有限公司
0512-87182056 18013166090
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上海御略医药科技有限公司
021-60345187 13671753212
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上海麦克林生化科技股份有限公司
15221275939 15221275939
shenlinxing@macklin.cn
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杭州杰恒化工有限公司
+86-571-87396432 0571-87396433
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武汉大华伟业医药化工有限公司
027-59420981,18702770802
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50
上海永叶生物科技有限公司
86-021-61559134 15921386130
3423497944@qq.com
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南京百鑫德诺生物科技有限公司
025-58849295 18951903616
info@adooq.cn
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2989
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湖北巨胜科技有限公司
027-59599241 18871490274
1400878000@qq.com
中国
9974
58
Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司
021-61415566 800-8193336
orderCN@merckgroup.com
中国
51471
80
天津阿尔塔科技有限公司
022-6537-8550 15522853686
sales@altasci.com.cn
中国
4515
55
西安康诺化工有限公司
13289246953
info@konochemical.com
中国
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55
江苏倍达医药科技有限公司
0512-0512-63009836 15365350169
helen@struchem.com
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3989
60
郑州科豫隆化工产品有限公司
17319789407
Keyulongchem@163.com
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55
武汉天植生物技术有限公司
18607101326 15172504745
aileen@chemfaces.com
中国
7059
55
上海昕凯医药科技有限公司
021-61984905-1 18016477331
synchempharma@aliyun.com
中国
6451
55
EMMX Biotechnology LLC
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info@emmx.com
美国
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60
苏州科源医药科技有限公司
13656237714 13656237714
xiaokunfu@kyyykj.com
中国
308
55
成都润泽本土化工有限公司
028-88469284 18000562381
rzbtsj@163.com
中国
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56
BOC Sciences
16314854226
info@bocsci.com
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65
广州和为医药科技有限公司
18620099427
amy@howeipharm.com
中国
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55
无锡景耀生物科技有限公司
0510-88770633 13961738808
jingyaobiotech@126.com
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301
55
上海西陇生化科技有限公司
021-52907766-8042
中国
9947
58
上海前衍生物科技有限公司
02781293128
orders@biochemsafebuy.com
中国
9934
55
南京博米尔生物科技有限公司
025-83453382-8005
sale@parabiochem.com
中国
9604
55
Target molecule Corp.
857-239-0968
service1@targetmol.com
美国
2559
60
138-59-0, 莽草酸 相关搜索:
5-O-咖啡酰莽草酸 (3R,4R,5R)-4-乙酰氨基-5-氨基-3(1-乙丙氧基)-1-环己烯-1-羧酸乙酯盐酸盐 莽草酸 莽草酸-3-磷酸酯 紫云英苷 3-O-咖啡酰莽草酸 去氢莽草酸 环己烯甲酸 香豆酸 木犀草素 草酸二水合物 乙醇 奥司他韦杂质 奥司他韦杂质A 过氧化钾 碳酸氢钠
138-59-0
API intermediates
Chiral Reagents
Natural Plant Extract
Synthetic Organic Chemistry
Simple Alcohols (Chiral)
Chiral Building Blocks
Antibiotic
API
standardized herbal extract
reference standards from Chinese medicinal herbs (TCM).
phytochemical
pharmaceutical intermediate
chemical reagent
Plant Extract
Inhibitors
化工
试剂
有机产品
其他相关培养基
营养强化剂
化工中间体
高含量单体
标准提取物
生物化工
生物试剂
植提提取物
通用生化试剂-有机酸
香辛料类提取物
化工材料
化工产品-有机化工
其他类
比例提取物
医药、农药及染料中间体
杂质对照品
有机化工原料
化妆品原料
标准品-对照品
有机中间体
其他
分析试剂-对照品
其它天然产物
标准品 -中药标准品
化工原料
原料
标准品-中药标准品
标准品，对照品
其他原料
医用原料
小分子抑制剂，天然产物
对照品
小分子抑制剂
代谢途径
植物提取物
代谢组学
对照品,标准品
标准品
中药对照品
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使用动态分子开关调控大肠杆菌生产莽草酸
使用动态分子开关调控大肠杆菌生产莽草酸
生物工程学报 2020, Vol. 36 Issue (10): 2104-2112
http://dx.doi.org/10.13345/j.cjb.200078
中国科学院微生物研究所、中国微生物学会主办
0
文章信息
侯建屾, 高聪, 陈修来, 刘立明
Hou Jianshen, Gao Cong, Chen Xiulai, Liu Liming
使用动态分子开关调控大肠杆菌生产莽草酸
Using dynamic molecular switches for shikimic acid production in Escherichia coli
生物工程学报, 2020, 36(10): 2104-2112
Chinese Journal of Biotechnology, 2020, 36(10): 2104-2112
10.13345/j.cjb.200078
文章历史
Received: February 22, 2020
Accepted: April 8, 2020
Abstract
Figures
Tables
引用本文
侯建屾, 高聪, 陈修来, 等. 使用动态分子开关调控大肠杆菌生产莽草酸. 生物工程学报, 2020, 36(10): 2104-2112
Hou JS, Gao C, Chen XL, et al. Using dynamic molecular switches for shikimic acid production in Escherichia coli. Chinese Journal of Biotechnology, 2020, 36(10): 2104-2112.
使用动态分子开关调控大肠杆菌生产莽草酸
侯建屾1,2
,
高聪1,2
,
陈修来1,2
,
刘立明1,2
1. 江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122;
2. 江南大学 工业生物技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214122
收稿日期：2020-02-22；接收日期：2020-04-08
基金项目：国家轻工技术与工程一流学科自主课题(No. LITE2018-08), 国家自然科学基金(Nos. 21808083, 21978113)资助
摘要：莽草酸是大肠杆菌合成芳香族氨基酸的中间代谢物，也是抗流感药物“达菲”的重要合成前体。合成莽草酸需要截断莽草酸途径，导致芳香族氨基酸无法合成，因此面临细胞生长受到抑制的问题。使用动态调控策略通过将细胞生长和莽草酸的合成相互分离，可以提高菌株的生产性能。通过使用生长偶联型启动子和降解决定子(Degrons)，组建动态分子开关。利用该动态分子开关实现细胞生长与莽草酸合成分离，在5 L发酵罐中经过72 h发酵得到了14.33 g/L的莽草酸。结果表明，这种动态分子开关可以通过调控靶蛋白丰度来改变碳流量平衡，使菌株获得更优秀的生产性能。
关键词：分子开关 大肠杆菌 莽草酸 碳代谢流
Using dynamic molecular switches for shikimic acid production in Escherichia coli
Jianshen Hou1,2
,
Cong Gao1,2
,
Xiulai Chen1,2
,
Liming Liu1,2
1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China;
2. Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China
Received: February 22, 2020; Accepted: April 8, 2020
Supported by: National First-class Discipline Program of Light Industry Technology and Engineering (No. LITE2018-08), National Natural Science Foundation of China (Nos. 21808083, 21978113)
Corresponding author:
Liming Liu. E-mail: mingll@jiangnan.edu.cn.
Abstract: Shikimic acid is an intermediate metabolite in the synthesis of aromatic amino acids in Escherichia coli and a synthetic precursor of Tamiflu. The biosynthesis of shikimic acid requires blocking the downstream shikimic acid consuming pathway that leads to inefficient production and cell growth inhibition. In this study, a dynamic molecular switch was constructed by using growth phase-dependent promoters and degrons. This dynamic molecular switch was used to uncouple cell growth from shikimic acid synthesis, resulting in the production of 14.33 g/L shikimic acid after 72 h fermentation. These results show that the dynamic molecular switch could redirect the carbon flux by regulating the abundance of target enzymes, for better production.
Keywords:
molecular switch Escherichia coli shikimic acid carbon metabolic flux regulation
莽草酸(Shikimic Acid，SA)是植物和细菌中芳香族氨基酸生物合成途径的中间代谢物，也是抗流感药物磷酸奥司他韦(达菲)合成的中间体[1-2]。目前在大肠杆菌中合成莽草酸的策略包括中断莽草酸途径以减少消耗、增加前体物质浓度、强化生产路径等手段。例如刘向磊等通过中断莽草酸途径(敲除aroK和aroL基因)、强化生产路径(过表达基因aroB、aroE和aroG)、增加前体物质(过表达tktA和ppsA基因)等手段积累27.41 g/L莽草酸[3]。Rodriguez等通过中断莽草酸途径(敲除aroK和aroL基因)，增加前体物质(过表达tktA和敲除pykF基因)同时过表达路径酶基因，生产43 g/L莽草酸[4]。以上策略面临的问题是生产莽草酸必须添加丰富的有机氮源，因为阻断莽草酸路径后，在基本培养基中细胞生长受到阻碍。而动态调控手段可以自主实现细胞生长与产物合成的分离，为莽草酸的生物合成提供了新的策略。
为了实现代谢流的动态调控，目前的转录水平的分子开关根据响应信号的不同分为3类[5]，即环境回路[6] (温度，光照和pH)、细胞外回路[7] (群体感应)和细胞内回路[8-10] (感知生理状态和胞内代谢产物)。这些策略可以改变代谢状态[6]，减少对细胞有害中间体积累[10]。例如，利用动态开关控制丙二酰辅酶A的供应使脂肪酸产量提高了2.1倍[8]。由于缺乏翻译后水平的调控，代谢流被定向到新的路径时，原路径的酶仍然存在于细胞中[11-13]，导致转录水平调节的响应时间很长，代谢流的调节被延迟。
因此，可以将转录水平和翻译后水平的调控策略结合组建具备低能耗和响应快速的开关。在本文中，使用生长期的启动子和蛋白质降解标签[14-17]构建调控开关，并将调控开关应用到莽草酸合成中，菌株进入稳定期后动态降解莽草酸激酶并开始积累莽草酸，实现了细胞生长与产物合成之间的代谢流平衡分配。
1 材料与方法
1.1 菌种与质粒 本研究使用的大肠杆菌Escherichia coli JM109和E. coli MG1655为实验室保藏，启动子Promoter J21339 (P9)的序列为TTGACAGCTAGC TCAGTCCTAGGTATAAT。本文所用质粒列于表 1。
表 1 本研究使用的菌种与质粒
Table 1 Strains and plasmids used in this study
Strain
E. coli genotype/plasmid
Source
JM109
E. coli, recA1 mcrB+ hsdR17
Lab storage
rpsL-LAA
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsL-egfp-LAA-PLac UV5-mKate2
This study
rpsL-DAS
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsL-egfp-DAS-PLac UV5-mKate2
This study
rpsL-DAS+4
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsL-egfp-DAS+4-PLac UV5-mKate2
This study
rpsL-DAS+8
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsL-egfp-DAS+8-PLac UV5-mKate2
This study
rpsL-GSD
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsL-egfp-GSD-PLac UV5-mKate2
This study
rpsL
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsL-egfp-PLac UV5-mKate2
This study
rpsA-LAA
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsA P1-egfp-LAA-PLac UV5-mKate2
This study
rpsA-DAS
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsA P1-egfp-DAS-PLac UV5-mKate2
This study
rpsA-DAS+4
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsA P1-egfp-DAS+4-PLac UV5-mKate2
This study
rpsA-DAS+8
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsA P1-egfp-DAS+8-PLac UV5-mKate2
This study
rpsA-GSD
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsA P1-egfp-GSD-PLac UV5-mKate2
This study
rpsA
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsA P1-egfp-PLac UV5-mKate2
This study
rrnA-LAA
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnA P1-egfp-LAA-PLac UV5-mKate2
This study
rrnA-DAS
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnA P1-egfp-DAS-PLac UV5-mKate2
This study
rrnA-DAS+4
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnA P1-egfp-DAS+4-PLac UV5-mKate2
This study
rrnA-DAS+8
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnA P1-egfp-DAS+8-PLac UV5-mKate2
This study
rrnA-GSD
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnA P1-egfp-GSD-PLac UV5-mKate2
This study
rrnA
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnA P1-egfp-PLac UV5-mKate2
This study
rrnC-LAA
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnC P1-egfp-LAA-PLac UV5-mKate2
This study
rrnC-DAS
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnC P1-egfp-DAS-PLac UV5-mKate2
This study
rrnC-DAS+4
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnC P1-egfp-DAS+4-PLac UV5-mKate2
This study
rrnC-DAS+8
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnC P1-egfp-DAS+8-PLac UV5-mKate2
This study
rrnC-GSD
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnC P1-egfp-GSD-PLac UV5-mKate2
This study
rrnC
JM109, Ampr, pPMB1-PrrnC P1-egfp-PLac UV5-mKate2
This study
rpsT-LAA
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsT P1-egfp-LAA-PLac UV5-mKate2
This study
rpsT-DAS
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsT P1-egfp-DAS-PLac UV5-mKate2
This study
rpsT-DAS+4
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsT P1-egfp-DAS+4-PLac UV5-mKate2
This study
rpsT-DAS+8
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsT P1-egfp-DAS+8-PLac UV5-mKate2
This study
rpsT-GSD
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsT P1-egfp-GSD-PLac UV5-mKate2
This study
rpsT
JM109, Ampr, pPMB1-PrpsT P1-egfp-PLac UV5-mKate2
This study
SA1
E. coli MG1655, Cmr, ΔptsHIcrr::Zmglf, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE
Lab storage
SA2
E. coli MG1655, Cmr, ΔptsHIcrr::Zmglf, ΔaroL::tktA, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE
This study
SA3
E. coli MG1655, Cmr, ΔptsHIcrr::Zmglf, ΔaroL::tktA, ΔaroK, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE
This study
SA31
SA3, Ampr, Cmr, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE, pPMB1-PrpsA P1-aroK-LAA
This study
SA32
SA3, Ampr, Cmr, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE, pPMB1-PrpsA P1-aroK-DAS+4
This study
SA33
SA3, Ampr, Cmr, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE, pPMB1-PrrnA P1-aroK-DAS+8
This study
SA34
SA3, Ampr, Cmr, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE, pPMB1-PrrnA P1-aroK-GSD
This study
SA35
SA3, Ampr, Cmr, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE, pPMB1-PrrnC P1-aroK-DAS
This study
SA32S
SA3, Ampr, Cmr, p15A-PP9-aroGfbr-PP9-tktA-PP9-aroBopt-aroE, pPMB1-PrpsA P1-aroK
This study
表选项
1.2 培养基 大肠杆菌的常规培养在LB培养基中进行，莽草酸发酵在无机盐培养基中进行。
LB培养基：5 g/L酵母粉，10 g/L蛋白胨，10 g/L NaCl，pH 7.0。LB固体培养基额外添加20 g/L的琼脂。
M9培养基：葡萄糖40 g/L、Na2HPO4·12H2O 15.11 g/L、KH2PO4 3 g/L、NH4Cl 1 g/L、NaCl 0.5 g/L、微量元素1 mL/L、MgSO4·7H2O 0.25 g/L。
NBS培养基：葡萄糖40 g/L、KH2PO4 3.5 g/L、K2HPO4 5.0 g/L、(NH4)2HPO4 3.5 g/L、CaCl2·2H2O 15 mg/L、微量元素1 mL/L、MgSO4·7H2O 0.25 g/L、维生素B1 0.5 mg/L、盐酸甜菜碱1 mmol/L。
AM1培养基：葡萄糖40 g/L、(NH4)2HPO4 2.63 g/L、NH4H2PO4 0.87 g/L、KCl 0.15 g/L、微量元素液1 mL/L、MgSO4·7H2O 0.37 g/L。
MM培养基：葡萄糖40 g/L、NH4Cl 2.0 g/L、(NH4)2SO4 5.0 g/L、KH2PO4 6.0 g/L、MOPS 8.4 g/L、NaCl 0.5 g/L、MgSO4 0.24 g/L、微量元素1 mL/L、维生素B1 1.01 g/L。
微量元素：FeCl3·6H2O 2.4 g/L、CoCl2·6H2O 0.3 g/L、CuCl2 0.15 g/L、ZnCl2·4H2O 0.3 g/L、NaMnO4 0.3 g/L、H3BO3 0.075 g/L、MnCl2·4H2O 0.5 g/L，溶于0.1 mol/L HCl。
1.3 动态分子开关的构建及表征
1.3.1 动态分子开关构建 使用全质粒PCR等分子生物学方法[18]在GFP的C末端与5种degron融合组建GFP-LAA、GFP-DAS、GFP-DAS+4、GFP-DAS+8、GFP-GSD 5种质粒。使用SalⅠ和Hind Ⅲ限制性内切酶将融合有降解标签的GFP片段插入到含有生长偶联型启动子表达框的质粒中，构建25种动态分子开关。
1.3.2 荧光强度检测 将相应的质粒转化到大肠杆菌JM109菌株中，挑取单菌落接种到含有100 mg/L氨苄青霉素的LB培养基中过夜培养。将过夜培养后的种子液，以1︰100 (V/V)的比例接种于含有50 mL LB的250 mL摇瓶中，在37 ℃、200 r/min下培养，将此时设为0 h，每隔2 h取200 μL培养液作为样品采用SpectraMax M3酶标仪检测样品的荧光强度。检测绿色荧光蛋白GFP时，激发波长为(488±10) nm，发射波长为(511±10) nm。检测红色荧光蛋白mKate2的激发波长为(588±10) nm，发射波长为(640±10) nm。
1.3.3 菌落水平检测 为了在菌落水平上进行延时荧光成像，将构建的质粒转化至大肠杆菌JM109菌株中，将其接种到带有抗生素的LB培养基中过夜活化。然后取过夜活化后的菌液5 μL接种到含有琼脂的LB平板上，置于37 ℃培养，时间设为0 h。使用超灵敏荧光成像系统iBright FL1000 (Invitrogen，Thermo Fisher Scientific)在GFP (488/510 nm)和Texas Red (595/615 nm)下进行荧光成像。GFP和mKate2的曝光时间为50 ms，每隔2 h拍照一次。
1.4 莽草酸发酵条件
1.4.1 摇瓶发酵 挑取单菌落到含有25 mL LB培养基的摇瓶中，37 ℃、200 r/min培养12 h，然后取200 μL种子液接种到含有氨苄青霉素100 mg/L和氯霉素30 mg/L的50 mL NBS培养基中，于37 ℃、200 r/min的条件下培养72 h，每隔12 h取样检测莽草酸。
1.4.2 5 L发酵罐补料发酵 挑取单菌落到含有25 mL LB中，30 ℃、200 r/min培养12 h，再将培养液接种于50 mL种子培养基中，37 ℃、200 r/min培养12 h。然后将200 mL种子液接种到装有1.7 L发酵培养基、氨苄青霉素终浓度100 mg/L，氯霉素终浓度30 mg/L的5 L发酵罐中，在35 ℃、pH 7.0、溶氧30%的条件下发酵。以氨水调控pH。每隔4 h取样检测发酵液中的葡萄糖和莽草酸的含量。
1.5 分析方法
1.5.1 莽草酸激酶活性检测 莽草酸激酶活性测定，将菌株在NBS培养基中培养，每12小时收集一次，12 000×g离心10 min，然后重悬于0.05 mol/L巴比妥缓冲液(pH 7.0)中。菌液通过超声处理裂解，12 000×g离心10 min。以牛血清蛋白为标准品，通过Bradford法测定蛋白质浓度。在含有4 μmol/L ATP、1 μmol/L SA、10 μmol/L NaF、5 μmol/L MgCl2、25 μmol/L巴比妥缓冲液(pH 9.0)的1 mL混合液中测量莽草酸激酶活性。1 U的酶活性定义为在上述条件下每分钟消耗1 μmol/L SA所需的量。
1.5.2 莽草酸HPLC检测方法 采用高效液相色谱法(HPLC)分析莽草酸和葡萄糖的浓度，采用安捷伦1260高效液相系统(Agilent Technologies，USA)，配备Aminex HPX-87H分析柱(300 mm×7.8 mm；9 μm；美国Bio-Rad)。样品在12 000×g离心10 min，然后使用0.22 μm过滤膜对收集的上清液进行过滤。流动相为5 mmol/L H2SO4，流速0.5 mL/min。用210 nm紫外检测器检测莽草酸，用示差折光检测器检测葡萄糖。
2 结果与分析
2.1 动态分子开关的组建和表征 动态分子开关由生长偶联型启动子(GPP)、靶蛋白和降解标签(ssrA)组成(图 1A)。生长偶联型启动子在生长期开启靶蛋白转录，进入稳定期后停止转录。降解标签可以控制靶蛋白被大肠杆菌持续降解。在生长期启动子和降解标签的双重作用下，分子开关可以实现靶蛋白在生长期转录表达，进入稳定期后被逐渐降解。
图 1 动态分子开关的组建和表征
Fig. 1 Dynamic molecular switch design and characterization. (A) The dynamic turn-off switch design. (B) The integration of GFP expression level of 25 dynamic turn-off switches in the X-axis direction. (C) The fluorescence abundance curve of 5 selected representative combinations. (D) The time-lapse fluorescence imaging at the colony level. GFP is a fluorescence image in GFP channel, mKate2 is a fluorescence image in mKate2 channel. GFP+mKate2 is an image in two kinds of fluorescence channels.
图选项
在本研究中，通过将5种生长偶联型启动子(rpsL、rpsT P1、rpsA P1、rrnA P1和rrnC P1)[14-15]和5个强度的降解决定子(LAA、DAS+4、DAS+8、GSD和DAS)[16-17, 19]装配至GFP表达框中，获得25种动态分子开关。对25种分子开关的GFP荧光强度检测后，选择荧光曲线与X轴的积分作为评价指标，用于表征不同分子开关的强度，25种分子开关按照积分的强度一共可以分成5个梯度(图 1B)。在每种强度梯度中，选择代表性分子开关用于后续实验，即rrnC-DAS (积分：60 000)、rrnA-GSD (积分：40 000)、rrnA-DAS+8 (积分：30 000)、rpsA-DAS+4 (积分：10 000)、rpsA-LAA (积分：5 000) 5种分子开关(图 1C)。对选定的5种分子开关进行可视化的荧光成像表征，取过夜培养的菌液5 μL，点种到平板中，每隔2 h分别对GFP和mKate2进行荧光拍照，不携带降解标签的菌株(rrnA)作为对照菌株，由组成型启动子控制的红色荧光蛋白mKate2作为每种分子开关的对照蛋白。实验结果如图 1D所示，对照蛋白mKate2在培养阶段的荧光强度逐渐增加；随着5种分子开关的强度逐渐降低，可以观察到每种分子开关控制的GFP荧光强度逐渐减弱：rrnC-DAS和rrnA-GSD在培养8 h观察到GFP明显的降解现象，而强度更低的rrnA-DAS+8在培养6 h后可以观察到降解现象，最弱的rpsA-LAA在6 h后无法观察到绿色荧光。由此表明，可视化荧光表征的结果与分子开关的积分强度一致。
2.2 莽草酸生产菌株的构建 大肠杆菌的莽草酸合成途径如图 2A所示，磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和赤藓糖-4-磷酸(E4P)经过DAHP合酶(aroG编码)催化为DAHP (3-脱氧-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸)，再经过3-脱氢奎尼酸合成酶(aroB编码)和莽草酸脱氢酶(aroE编码)等酶的催化最终合成莽草酸。莽草酸会被莽草酸激酶(aroL和aroK编码的同工酶)催化为莽草酸-3-磷酸，进而被合成为3种必需的芳香族氨基酸。为了获得莽草酸生产菌株，利用代谢工程手段对大肠杆菌MG1655进行改造：(1)使用来源于Z. mobilis的glf [20]在基因组上替换ptsHIcrr，构建菌株SA1，ptsHIcrr基因编码大肠杆菌的PTS系统(消耗PEP将葡萄糖转运至胞内)，PTS系统被glf替换可以增加前体物质的浓度，同时回补由于PTS系统破坏导致的葡萄糖吸收速率下降；(2)以SA1为基础在基因组上敲除aroL，构建菌株SA2；(3)在SA2基础上在进一步敲除aroK构建菌株SA3。构建质粒BEGA，强化表达路径酶基因aroB、aroG、tktA和aroE。在质粒BEGA中aroB的第3个密码子经过优化(AGG突变为CGT)，以增加表达量；aroG编码的第146位氨基酸Asp突变为Asn，消除反馈抑制。
图 2 构建莽草酸生产途径
Fig. 2 Engineering shikimic acid biosynthetic pathway. (A) The synthesis pathway of shikimic acid. (B) Shikimic acid production of engineered strain. PTS: phosphotransferase system; Zmglf: glucose facilitator; tktA: transketolase A; aroGfbr: DAHP synthase; aroBopt: DHQ synthase; aroD: DHQ dehydratase; aroE: shikimic acid dehydrogenase; aroK/aroL: shikimic acid kinase Ⅰ/Ⅱ; PYR: pyruvate; G6P: glucose 6-phosphate; PEP: phosphoenolpyruvate; E4P: erythrose-4-phosphate; DAHP: 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate; Ru5P: Ribulose-5-phosphate; DHQ: 3-dehydroquinic acid; DHS: 3-dehydroshikimate; S3P: shikimate-3-phosphate; CHA: chorismic acid.
图选项
将质粒BEGA分别转化至SA1、SA2、SA3三种菌株内并对其发酵性能进行评价，在补充有机氮源的M9培养基(额外添加酵母提取物5 g/L)中发酵72 h。实验结果如图 2B所示，SA1的产量为0.24 g/L，SA2的产量是0.31 g/L，SA3的产量为1.41 g/L。只敲除aroL的菌株SA2产量是SA1的1.29倍，仅为SA3的0.22倍，结果表明菌株仅敲除aroL无法彻底阻断莽草酸的下游代谢路径。而在其基础上改造的SA3通过彻底阻断莽草酸的代谢，使产量得到极大提升。
2.3 使用动态分子开关生产莽草酸 将编码的莽草酸激酶的aroK作为靶基因，安装到先前构建的5种动态分子开关中(图 3A)，再将5种分子开关和质粒BEGA转化至SA3菌株内，构建莽草酸生产菌株SA31、SA32、SA33、SA34和SA35。以SA3为对照组，经过72 h发酵后，结果如图 3B所示：(1)对照组SA3因为不能表达aroK导致不能在无机盐培养基中生长，OD600仅为0.04，几乎无法检测莽草酸浓度；(2)菌株SA31-SA35的OD600分别达到2.39、3.26、4.04、5.02和6.48，莽草酸产量分别为0.48 g/L、1.56 g/L、0.87 g/L、0.49 g/L和0.43 g/L；(3)菌株SA31-SA35所携带的分子开关强度逐渐增强，莽草酸激酶的表达量增加，导致最终OD600变高，而莽草酸产量呈现先增加再下降的趋势。由于SA32菌株实现了细胞生长和莽草酸合成的平衡，将用于后续的研究中。
图 3 使用动态分子开关生产莽草酸
Fig. 3 Production of shikimic acid using molecular switches. (A) Using molecular switches expressing aroK. (B) Effect of different combinations of the molecular switches on titer and cell growth in NBS medium. (C) and (D) The OD600 and shikimic acid titer in medium optimization test.
图选项
对最优菌株SA32在M9、NBS、AM1和MM等无机盐培养基中的生产性能进行评价，结果如图 3C和3D所示：经过24 h摇瓶发酵，M9、NBS、AM1和MM培养基中的莽草酸产量均在0.35 g/L左右；经过48 h的发酵，4种培养基中莽草酸的产量分别为1.21 g/L、1.12 g/L、0.82 g/L和0.54 g/L，M9培养基产量最高；经过60 h的发酵，4种培养基的莽草酸产量为别为1.39 g/L、1.48 g/L、1.01 g/L和0.73 g/L，NBS培养基的产量迅速增加，超过M9培养基；经过72 h的发酵，4种培养基的最终OD600分别为3.09、3.54、4.29和5.01，莽草酸的最终产量分别为1.51 g/L、1.64 g/L、1.24 g/L和1.01 g/L。上述结果表明NBS培养基是最适合莽草酸发酵的无机盐培养基。
2.4 分子开关的效率和适用性检测 为了评价莽草酸生产过程中分子开关的效率，对发酵过程中莽草酸激酶的活性进行检测，实验在500 mL摇瓶中进行，因为对照组SA3菌株不含有动态分子开关，导致其无法在NBS培养基中正常生长，而对照组SA32S表达aroK时不携带降解标签，导致在整个培养阶段的莽草酸激酶活性都处于较高的状态(图 4A、图 4B)。对于最优菌株SA32，在动态分子开关的作用下，生长期(0–48 h)莽草酸激酶的活性从5.73 U/mg增加至25.06 U/mg，稳定期(48–72 h)后活性降至2.55 U/mg。由于莽草酸激酶失活，菌株无法在基本培养基中继续生长，导致生长停滞而莽草酸不断积累，这一结果证明动态分子开关可实现细胞生长与莽草酸的生产相互分离。
图 4 分子开关的效率和适用性
Fig. 4 Efficiency and applicability of molecular switches. (A, B) The OD600 and SA kinase activity in efficiency test. (C) Shikimic acid production of engineered strain SA32 in bioreactor.
图选项
为了验证分子开关在不同规模反应器中的适用性，最优菌株SA32在5 L发酵罐中进行发酵测试。结果如图 4C所示，菌株在发酵罐中经过24 h生长到达稳定期，同时莽草酸在发酵24 h后迅速积累，经过72 h发酵，产量升高到14.33 g/L (得率为0.22 g/g葡萄糖)，比500 mL摇瓶发酵的产量提升8.73倍。结果表明，本研究中将细胞生长和化学品合成解偶联的动态分子开关适用于较大规模发酵。
3 讨论 莽草酸的生产过程中面临着细胞生长受限制的问题，本文选择平衡细胞生长和产物合成的代谢流为解决策略。我们利用生长期启动子和内源蛋白降解系统构建了模块化、可调的动态分子开关。将GFP整合到动态分子开关内，可以实现GFP在生长期积累，进入稳定期后逐渐被降解。然后将该开关应用到大肠杆菌的体内代谢途径中，在5 L发酵罐上经过72 h发酵最终生产14.33 g/L莽草酸。
在调节水平方面，其他类型的调控如生物传感器[21]仅能在转录水平进行调节；而本文使用的动态开关可以在转录水平和翻译后水平同时调节蛋白丰度，具有高效和低能耗的优点。在组成元件方面，其他类型的调控回路如群体感应回路[7, 22]需要引入外源蛋白；而本文的开关根据细胞的生理状态和营养条件对代谢流进行调控[15, 23]，组成开关的元件均为内源性转录因子和内源蛋白水解酶[14, 19]，极大地减轻了宿主的代谢负担。在今后的研究中，可以利用合成生物学手段，组建启动子突变文库，进一步优化动态分子开关的动态范围和强度，为精确调控代谢流提供解决方案。
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莽草酸
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莽草酸，是一種有機化合物，化學式為C7H10O5，為白色結晶性粉末，微溶於乙醇、乙醚，幾乎不溶於氯仿、苯。莽草酸通過影響花生四烯酸代謝，抑制血小板聚集，抑制動、靜脈血栓及腦血栓形成，並具有有抗炎、鎮痛作用，還可作為抗病毒和抗癌藥物中間體。2017年10月27日，世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考，莽草酸在3類致癌物清單中。
[1]
中文名
莽草酸
外文名
Shikimic acid
別 名
(3R,4S,5R)-(-)-3,4,5-三羥基-1-環己烯羧酸
化學式
C7H10O5
分子量
174.151
CAS登錄號
138-59-0
EINECS登錄號
205-334-2
熔 點
185 至 187 ℃
沸 點
400.5 ℃
密 度
1.725 g/cm³
外 觀
白色結晶性粉末
閃 點
210.1 ℃
安全性描述
S22；S24/25
危險性符號
Xi
危險性描述
R36/37/38
目錄
1
基本信息
2
理化性質
3
分子結構數據
4
計算化學數據
5
毒理學數據
6
用途
7
安全信息
▪
安全術語
▪
風險術語
莽草酸基本信息
化學式：C7H10O5分子量：174.151CAS號：138-59-0EINECS號：205-334-2
莽草酸理化性質
密度：1.725g/cm3熔點：185-187°C沸點：400.5℃閃點：210.1ºC蒸汽壓：4.45E-08mmHg at 25°C外觀：白色結晶性粉末溶解性：微溶於乙醇、乙醚，幾乎不溶於氯仿、苯
[2]
莽草酸分子結構數據
摩爾折射率：38.14摩爾體積（cm3/mol）：100.9等張比容（90.2K）：331.7表面張力（dyne/cm）：116.6極化率（10-24cm3）：15.12
[2]
莽草酸計算化學數據
疏水參數計算參考值（XlogP）：-1.7氫鍵供體數量：4氫鍵受體數量：5可旋轉化學鍵數量：1互變異構體數量：0拓撲分子極性表面積（TPSA）：98重原子數量：12表面電荷：0複雜度：222同位素原子數量：0確定原子立構中心數量：3不確定原子立構中心數量：0確定化學鍵立構中心數量：0不確定化學鍵立構中心數量：0共價鍵單元數量：1
[2]
莽草酸毒理學數據
1、急性毒性小鼠腹腔LD：1mg/kg2、致腫瘤數據小鼠經口TDLo：4000mg/kg小鼠腹腔TDLo：400mg/kg3、致突變數據小鼠腹腔顯性致死試驗：1000mg/kg小鼠經口顯性致死試驗：3200mg/kg倉鼠腎的形態轉變試驗：250mg/L
[2]
莽草酸用途
莽草酸通過影響花生四烯酸代謝，抑制血小板聚集，抑制動、靜脈血栓及腦血栓形成，並具有有抗炎、鎮痛作用，還可作為抗病毒和抗癌藥物中間體。
莽草酸安全信息
莽草酸安全術語
S22：Do not breathe dust.不要吸入粉塵。S24/25：Avoid contact with skin and eyes.避免皮膚和眼睛接觸。
莽草酸風險術語
R36/37/38：Irritating to eyes, respiratory system and skin.刺激眼睛、呼吸系統和皮膚。
參考資料
1.
世界衞生組織國際癌症研究機構致癌物清單 3類致癌物清單（共502種）
．紹興市市場監督管理局[引用日期2022-12-01]
2.
莽草酸
．化學+[引用日期2022-12-01]
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理化性質
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分子結構數據
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計算化學數據
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毒理學數據
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7.1
安全術語
7.2
風險術語
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径_百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心收藏查看我的收藏0有用+10莽草酸途径播报讨论上传视频化学物质本词条缺少概述图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来编辑吧！指4-磷酸赤藓糖和磷酸烯醇式丙酮酸化合后经几步反应生成莽草酸，再由莽草酸生成芳香氨基酸和其他多种芳香族化合物的途径。中文名莽草酸途径外文名shikimate pathway莽草酸途径该途径有7个酶化过改名为桂皮酸途径目录1基本信息2内容▪物质▪途径介绍基本信息播报编辑注释莽草酸途径（shikimate pathway）内容播报编辑物质莽草酸通过苯丙氨酸生成桂皮酸，是桂皮酸的前体物质，过去一直把桂皮酸途径命名为莽草酸途径。但由于莽草酸同时又是酪氨酸、色氨酸等芳香酸类的前体，它们与生物碱的生物合成又密切相关，由于无法限定仅由桂皮酸而来的苯丙素类化合物，所以现在已重新更名为桂皮酸途径。途径介绍莽草酸途径是存在于植物、真菌和微生物中的一条重要的代谢途径，该途径有7个酶化过程。脱氢奎尼酸（DHQ）和莽草酸脱氢酶（SDH）促进了莽草酸途径中的第3,4个阶段。在大多数微生物中，DHQ和SDH是单功能的，但是在植物中DHQ和SDH可以融合，形成具有两种功能的酶。DHQ-SDH双功能酶的优点就是在莽草酸途径中通过限制中间物在竞争途径中的质量而增加代谢物流通的效率。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000莽草酸 - 知乎
莽草酸 - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册莽草酸莽草酸，为白色精细粉末,易溶于水，在水中的溶解度为18g/100ml，难溶于氯仿、苯和石油醚。熔点185℃～191℃ ，旋光度-180°，气味辛酸。多用做制药中间体，具有一定刺激性，不宜直接使用。...查看全部内容关注话题管理分享百科讨论精华视频等待回答简介莽草酸，为白色精细粉末,易溶于水，在水中的溶解度为18g/100ml，难溶于氯仿、苯和石油醚。熔点185℃～191℃ ，旋光度-180°，气味辛酸。多用做制药中间体，具有一定刺激性，不宜直接使用。更多信息中文学名莽草酸界植物界门被子植物门纲双子叶植物纲科木兰科属莽草酸属种莽草酸数据由搜狗百科提供查看百科全文 浏览量2038 讨论量3 帮助中心知乎隐私保护指引申请开通机构号联系我们 举报中心涉未成年举报网络谣言举报涉企虚假举报更多 关于知乎下载知乎知乎招聘知乎指南知乎协议更多京 ICP 证 110745 号 · 京 ICP 备 13052560 号 - 1 · 京公网安备 11010802020088 号 · 京网文[2022]2674-081 号 · 药品医疗器械网络信息服务备案（京）网药械信息备字（2022）第00334号 · 广播电视节目制作经营许可证:（京）字第06591号 · 服务热线：400-919-0001 · Investor Relations · © 2024 知乎 北京智者天下科技有限公司版权所有 · 违法和不良信息举报：010-82716601 · 举报邮箱：jubao@zhihu.