高等药用真菌是生产具有多样生物活性的次级代谢物的重要资源。灵芝酸是高等药用真菌灵芝中的三萜类化合物，十多年来钟建江教授课题组运用生物工程先进技术，成功从灵芝菌丝体发酵中获得了多种灵芝酸单体，并且药理药效研究证明他们具有抗肿瘤、抗肿瘤转移、逆转多药耐药性等重要药理活性，为癌症治疗配伍药物的研制提供了物质基础。最近，该实验室研究生王家乐等对于灵芝酸粗提液提出了酸解-乙酰化-酸解的预处理策略，使抗癌化合物灵芝酸T在粗提液中的质量含量及分离度分别提升了4倍和7倍，建立了化学反应预处理联合反相色谱分离的高效制备灵芝酸T的工艺技术，可用于今后灵芝酸T大规模生产制备。该成果申请了国家发明专利，有关论文发表在今年3月份出版的Biotechnology and Bioengineering期刊上（1）。
由于灵芝酸较低的生产率制约着它的各种应用。钟建江教授课题组提出了信号转导工程作为提高次级代谢产物产量的一种有效策略，并利用该策略成功地提升了灵芝酸的生物合成效率。针对在两阶段培养过程中的静置培养阶段，在其开始时点即在培养基中添加10 mM钙离子，使胞内钙离子浓度上升，激发了钙调磷脂酶信号途径，上调了灵芝酸合成关键基因hmgr,，sqs和ls的转录水平，最终使灵芝酸产量有效提高了4.5倍。该研究成果已在线发表在Biotechnology Advances杂志上（2）。另外，该课题组发现通过添加钠离子开启钠离子/钙离子交换通道，引起胞内钙离子浓度上升，也能有效激发钙调磷脂酶信号途径，上调灵芝酸合成关键基因hmgr,，sqs和ls转录水平，使灵芝酸产量提高2.8倍，该结果赢得刚刚在韩国闭幕的第15届国际生物技术大会(IBS2012)的好评，博士生徐轶宁也因此获得了IBS 2012 Organizing Committee Poster Award（大会墙报奖）。该研究为利用信号途径，调控和高效生产三萜类次级代谢产物灵芝酸提供了有用的信息。
钟建江课题组还进一步尝试通过基因工程的手段改善萜类生物合成途径，但至今在蘑菇类高等真菌中尚未见成功事例。该课题组的博士后徐军伟等最近成功建立了灵芝同源转化系统，并通过染色体步移以及定点突变的方法，获得了灵芝同源转化筛选标记cbxR，并利用cbxR建立了农杆菌介导的灵芝转化系统。进一步利用建立的转化系统高表达了灵芝酸生物合成途径的关键酶3-羟甲基戊二酰辅酶A还原酶 (HMGR)，使工程菌株中灵芝酸的含量比野生型菌株提高了2倍，中间代谢物鲨烯和羊毛甾醇的积累也高于相应的野生型菌株，关键基因 hmgr,，fps，sqs和ls的转录水平分别是野生型10，6.8，6.8和9.1倍，表明高表达tHMGR基因增强了灵芝细胞合成灵芝酸的能力。该成果展示了在高等真菌灵芝中采用基因工程手段提高灵芝酸积累的方法，为抗癌次级代谢物灵芝酸的高效生产及其调控提供了重要平台。以上结果在线发表在Applied and Environmental Microbiology上（3）。上述工作受到973项目和国家自然科学基金的资助。
相关链接：
- 1) Wang JL; Gu T; Zhong JJ. Enhanced recovery of antitumor ganoderic acid T from Ganoderma lucidum mycelia by novel chemical conversion strategy. Biotechnology and Bioengineering, 2012, 109: 754-762.
- 2) Xu YN, Zhong JJ. Impacts of calcium signal transduction on the fermentation production of antitumor ganoderic acids by medicinal mushroom Ganoderma lucidum. Biotechnology Advances, 2011, DOI: 10.1016/j.biotechadv.2011.10.001.
- 3) Xu JW, Xu YN, Zhong JJ. Enhancement of ganoderic acid accumulation by overexpression of an N-terminal truncated 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase gene in basidiomycete Ganoderma lucidum. Applied and Environmental Microbiology, 2012, DOI: 10.1128/AEM.01263-12.