近日，绿色化学领域国际权威期刊Green Chemistry（IF = 10.182）在线发表了中国药科大学中药学院刘吉华教授团队在THPBs类生物碱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）。我校已毕业博士研究生赵万里为第一作者，刘吉华教授和刘秀峰副研究员为共同通讯作者，中国药科大学为第一通讯单位。
四氢原小檗碱类生物碱（THPBs）是防己科、罂粟科等药用植物的活性成分，具有镇痛、抗精神分裂症和抗肿瘤等广泛药理活性。基于基因测序和生物信息学技术以及合成生物学原理，设计和创建工程菌株，发酵生产THPBs，是一种绿色的生产模式，已受到国内外研究团队的广泛关注。
研究团队从植物和微生物中挖掘THPBs生物合成相关基因，以大肠杆菌为底盘细胞对THPBs生物合成途径进行异源重构，通过优化基因来源、表达标签和表达载体等策略，首次实现THPBs合成途径中关键酶BBE在原核宿主的活性表达，解决了THPBs整个合成途径在大肠杆菌宿主中重构的瓶颈问题。通过构建THPBs类生物碱模块化合成策略，成功构建5个相关合成模块（图1），将不同合成模块导入大肠杆菌构建多个工程菌株，成功实现左旋金黄紫堇碱、罗通定、左旋紫堇达明等的生物合成。为THPBs获得提供了一种绿色合成方法，也为其他微量高效中药活性成分的绿色生物合成提供参考。
图1 THPBs类生物碱生物合成模块构建示意图
研究团队在对THPBs生物碱中代表化合物左旋紫堇达明（l-CDL）镇痛作用研究中发现，l-CDL可显著有效缓解骨癌痛且无耐受性，可同时拮抗脊髓多巴胺D1及D2受体发挥骨癌痛镇痛作用，但多巴胺D1及D2受体参与调控骨癌痛的作用机制仍不明确。
研究团队近日在综合学科一流期刊Journal of Advanced Research（IF=10.4）在线发表揭示脊髓多巴胺D1及D2受体调控骨癌痛新机制的研究论文“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）。研究团队戴文玲副研究员，鲍旖旎博士为本文的共同第一作者，刘吉华教授、余伯阳教授为本文共同通讯作者，中国药科大学为本文唯一通讯单位。
论文研究表明脊髓多巴胺D1及D2受体主要通过调控Gαq蛋白一方面直接增加胞内钙离子增加脊髓神经元兴奋性，另一方面通过激活Src激酶激活NMDA受体增加脊髓神经元兴奋性促进骨癌痛的产生（图2）。揭示多巴胺D1及D2受体参与调控骨癌痛的作用途径，为骨癌痛的治疗及THPBs类生物碱镇痛机制提供理论依据。
图2 多巴胺D1及D2受体调控骨癌痛作用机制图
以上工作得到国家科技重大专项、国家自然科学基金、中国药科大学“双一流”等项目资助。
供稿部门：中药资源系；撰写人：刘秀峰