• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

无细胞蛋白质合成系统在 l-茶氨酸生物合成中的应用。

Application of Cell-Free Protein Synthesis System for the Biosynthesis of l-Theanine.

机构信息

Research Center for Translational Medicine at Shanghai East Hospital, School of Life Sciences and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China.

School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China.

出版信息

ACS Synth Biol. 2021 Mar 19;10(3):620-631. doi: 10.1021/acssynbio.0c00618. Epub 2021 Mar 10.

DOI:10.1021/acssynbio.0c00618
PMID:33719397
Abstract

l-Theanine, as an active component of the leaves of the tea plant, possesses many health benefits and broad applications. Chemical synthesis of l-theanine is possible; however, this method generates chiral compounds and needs further isolation of the pure l-isoform. Heterologous biosynthesis is an alternative strategy, but one main limitation is the toxicity of the substrate ethylamine on microbial host cells. In this study, we introduced a cell-free protein synthesis (CFPS) system for l-theanine production. The CFPS expressed l-theanine synthetase 2 from (CsTS2) could produce l-theanine at a concentration of 11.31 μM after 32 h of the synthesis reaction. In addition, three isozymes from microorganisms were expressed in CFPS for l-theanine biosynthesis. The γ-glutamylcysteine synthetase from could produce l-theanine at the highest concentration of 302.96 μM after 24 h of reaction. Furthermore, CFPS was used to validate a hypothetical two-step l-theanine biosynthetic pathway consisting of the l-alanine decarboxylase from (CsAD) and multiple l-theanine synthases. Among them, the combination of CsAD and the l-glutamine synthetase from (PtGS) could synthesize l-theanine at the highest concentration of 13.42 μM. Then, we constructed an engineered strain overexpressed CsAD and PtGS to further confirm the l-theanine biosynthesis ability in living cells. This engineered strain could convert l-alanine and l-glutamate in the medium to l-theanine at a concentration of 3.82 mM after 72 h of fermentation. Taken together, these results demonstrated that the CFPS system can be used to produce the l-theanine through the two-step l-theanine biosynthesis pathway, indicating the potential application of CFPS for the biosynthesis of other active compounds.

摘要

L-茶氨酸是茶叶叶片中的一种活性成分,具有多种健康益处和广泛的应用。L-茶氨酸可以通过化学合成得到,但是这种方法会生成手性化合物,需要进一步分离纯的 L-异构体。异源生物合成是一种替代策略,但是一个主要的限制因素是微生物宿主细胞对底物乙胺的毒性。在本研究中,我们引入了一种无细胞蛋白合成(CFPS)系统来生产 L-茶氨酸。CFPS 表达的来自 (CsTS2)的 L-茶氨酸合成酶 2 在合成反应 32 小时后可以产生 11.31 μM 的 L-茶氨酸。此外,我们在 CFPS 中表达了来自微生物的三种同工酶来进行 L-茶氨酸生物合成。来自 (E. coli)的 γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶可以在反应 24 小时后产生最高浓度为 302.96 μM 的 L-茶氨酸。此外,我们还使用 CFPS 验证了一个由 (CsAD)和多个 L-茶氨酸合成酶组成的假设的两步 L-茶氨酸生物合成途径。其中,CsAD 和来自 (PtGS)的 L-谷氨酰胺合成酶的组合可以在最高浓度 13.42 μM 下合成 L-茶氨酸。然后,我们构建了一个过表达 CsAD 和 PtGS 的工程 菌株,以进一步确认在活细胞中进行 L-茶氨酸生物合成的能力。该工程 菌株可以在 72 小时的发酵后将培养基中的 L-丙氨酸和 L-谷氨酸转化为浓度为 3.82 mM 的 L-茶氨酸。综上所述,这些结果表明 CFPS 系统可以通过两步 L-茶氨酸生物合成途径来生产 L-茶氨酸,这表明 CFPS 系统在其他活性化合物生物合成方面具有潜在的应用前景。

相似文献

1
Application of Cell-Free Protein Synthesis System for the Biosynthesis of l-Theanine.无细胞蛋白质合成系统在 l-茶氨酸生物合成中的应用。
ACS Synth Biol. 2021 Mar 19;10(3):620-631. doi: 10.1021/acssynbio.0c00618. Epub 2021 Mar 10.
2
Studies on the Biochemical Formation Pathway of the Amino Acid l-Theanine in Tea (Camellia sinensis) and Other Plants.茶叶(Camellia sinensis)及其他植物中氨基酸 l-茶氨酸的生化形成途径研究。
J Agric Food Chem. 2017 Aug 23;65(33):7210-7216. doi: 10.1021/acs.jafc.7b02437. Epub 2017 Aug 10.
3
The R2R3-MYB transcription factor CsMYB73 negatively regulates l-Theanine biosynthesis in tea plants (Camellia sinensis L.).R2R3-MYB 转录因子 CsMYB73 负调控茶树(Camellia sinensis L.)中 L-茶氨酸的生物合成。
Plant Sci. 2020 Sep;298:110546. doi: 10.1016/j.plantsci.2020.110546. Epub 2020 Jun 3.
4
Identification of a Novel Gene Encoding the Specialized Alanine Decarboxylase in Tea () Plants.鉴定茶叶()中编码特殊丙氨酸脱羧酶的新基因。
Molecules. 2019 Feb 1;24(3):540. doi: 10.3390/molecules24030540.
5
Occurrence, biosynthesis and metabolism of theanine (γ-glutamyl-L-ethylamide) in plants: a comprehensive review.植物中茶氨酸(γ-谷氨酰-L-乙酰胺)的发生、生物合成与代谢:综述
Nat Prod Commun. 2015 May;10(5):803-10.
6
Development of a highly efficient and specific L-theanine synthase.高效且特异性 L-茶氨酸合酶的开发。
Appl Microbiol Biotechnol. 2020 Apr;104(8):3417-3431. doi: 10.1007/s00253-020-10482-6. Epub 2020 Feb 27.
7
Production of l-Theanine by Escherichia coli in the Absence of Supplemental Ethylamine.在不添加补充乙胺的情况下,大肠杆菌生产 l-茶氨酸。
Appl Environ Microbiol. 2021 May 11;87(11). doi: 10.1128/AEM.00031-21.
8
Glutamine Synthetases Play a Vital Role in High Accumulation of Theanine in Tender Shoots of Albino Tea Germplasm "Huabai 1".谷氨酰胺合成酶在白化茶树品种“华白 1”嫩芽中茶氨酸高积累中发挥重要作用。
J Agric Food Chem. 2021 Nov 24;69(46):13904-13915. doi: 10.1021/acs.jafc.1c04567. Epub 2021 Nov 14.
9
Effect of salt treatment on theanine biosynthesis in Camellia sinensis seedlings.盐处理对茶树幼苗中天冬氨酸生物合成的影响。
Plant Physiol Biochem. 2012 Jul;56:35-40. doi: 10.1016/j.plaphy.2012.04.003. Epub 2012 Apr 14.
10
Nonaqueous fractionation and overexpression of fluorescent-tagged enzymes reveals the subcellular sites of L-theanine biosynthesis in tea.非水相分离和荧光标记酶的过表达揭示了茶中 L-茶氨酸生物合成的亚细胞部位。
Plant Biotechnol J. 2021 Jan;19(1):98-108. doi: 10.1111/pbi.13445. Epub 2020 Jul 24.

引用本文的文献

1
Promoting L-theanine accumulation in Camellia sinensis through irrigation with Pseudomonas knackmussii.通过用克纳氏假单胞菌灌溉促进茶树中L-茶氨酸的积累。
Plant Cell Rep. 2025 Jul 14;44(8):175. doi: 10.1007/s00299-025-03556-0.
2
AI-driven high-throughput droplet screening of cell-free gene expression.基于人工智能的无细胞基因表达高通量微滴筛选
Nat Commun. 2025 Mar 19;16(1):2720. doi: 10.1038/s41467-025-58139-0.
3
Cell-Free Expression of a Therapeutic Protein Serratiopeptidase.无细胞表达治疗蛋白糜蛋白酶。
Molecules. 2023 Mar 31;28(7):3132. doi: 10.3390/molecules28073132.
4
Piece by piece: making plant natural products accessible via heterologous biosynthesis.逐步实现:通过异源生物合成获取植物天然产物
Synth Biol (Oxf). 2022 Nov 8;7(1):ysac028. doi: 10.1093/synbio/ysac028. eCollection 2022.
5
Cell-Free Protein Synthesis for the Screening of Novel Azoreductases and Their Preferred Electron Donor.无细胞蛋白质合成技术在新型偶氮还原酶及其最佳电子供体筛选中的应用
Chembiochem. 2022 Aug 3;23(15):e202200121. doi: 10.1002/cbic.202200121. Epub 2022 Jun 16.
6
Cell-free expression of NO synthase and P450 enzyme for the biosynthesis of an unnatural amino acid L-4-nitrotryptophan.用于非天然氨基酸L-4-硝基色氨酸生物合成的一氧化氮合酶和细胞色素P450酶的无细胞表达。
Synth Syst Biotechnol. 2022 Mar 23;7(2):775-783. doi: 10.1016/j.synbio.2022.03.006. eCollection 2022 Jun.
7
Biotechnology Applications of Cell-Free Expression Systems.无细胞表达系统的生物技术应用。
Life (Basel). 2021 Dec 8;11(12):1367. doi: 10.3390/life11121367.
8
Designing Modular Cell-free Systems for Tunable Biotransformation of l-phenylalanine to Aromatic Compounds.设计用于将L-苯丙氨酸可调生物转化为芳香族化合物的模块化无细胞系统。
Front Bioeng Biotechnol. 2021 Jul 28;9:730663. doi: 10.3389/fbioe.2021.730663. eCollection 2021.
9
The Nonribosomal Peptide Valinomycin: From Discovery to Bioactivity and Biosynthesis.非核糖体肽缬氨霉素:从发现到生物活性与生物合成
Microorganisms. 2021 Apr 8;9(4):780. doi: 10.3390/microorganisms9040780.