天然产物药物的生物合成及生物催化  100700M02001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:尹文兵,吴边,陈义华
授课时间: 星期一,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼229
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 100700M02001H 课时: 43 学分: 3.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:尹文兵,吴边,陈义华 助教:李伟
英文名称: Biosynthesis and Biocatalysis of Natural Product Drug 召集人:

教学目的、要求

天然产物药物以其多样的骨架结构和广泛的生物活性特性一直是药物研发的重要来源。随着生命科学新理论的不断出现以及新技术、新方法的日新月异,特别是近年来,基因组学、蛋白质组学、生物信息学、质谱联用等技术的发展日益成熟,天然产物药物的生物合成机制及生物催化基本理论的阐明对天然药物来源的创新药物研发产生深远影响,同时也成为后基因组时代天然产物药物研究的热点。
通过《天然产物药物的生物合成及生物催化》课程的学习,使学生了解天然产物药物生物合成的研究历史、核心问题和研究意义;了解和掌握生物体产生天然产物药物的分子生物学基础;了解和掌握利用常用的天然产物药物生物合成基因簇的生物信息学分析数据库和分析的基本原理和方法;了解常见的非核糖体多肽类、聚酮类等多种类型化合物的相应基因簇和骨架酶的特征及其基本的生物合成机制;了解基于基因组挖掘技术发展而来的天然产物药物发现新策略和新技术;了解利用合成生物学理念和技术在天然产物药物研发中的研究方法和研究进展;了解天然产物药物的生物催化的基础知识、基本原理和一般研究方法和技能。
本课程的开展将着力培养学生新时期从事天然产物药物研发的能力,为继承我国医药学宝库和推动我国药学事业的发展奠定基础。

预修课程

分子生物学、天然产物化学

教 材

药用天然产物的生物合成(2008年,娄红祥 主译)

主要内容

1、天然产物药物生物合成的研究历史、研究主题、核心问题和研究意义 (3学时,教师:尹文兵)
1.1天然产物药物生物合成的研究历史、现状与未来发展
1.2天然产物药物生物合成与分子生物学
1.3天然产物药物生物合成与组学
2、天然产物药物生物合成的遗传学基础(3学时,教师:尹文兵)
2.1天然产物药物生物合成相关的基因
2.2生物信息学分析天然产物生物合成的合成基因
2.3实例分析与讲解
3、天然产物药物生物合成机制(3学时,教师:尹文兵)
3.1 PKS作用机制及范例
3.2 NRPS作用机制及范例
3.3 其他类型天然产物的生物合成
4、天然产物药物的基因组挖掘(3学时,教师:尹文兵)
4.1 基于异戊烯基类转移酶的天然产物药物挖掘
4.2基于表观遗传调控因子到天然产物药物挖掘
4.3 异源表达挖掘天然产物药物
5、糖苷类天然产物药物的生物合成(3学时,教师:陈义华)
5.1 糖苷类天然产物药物的介绍
5.2 天然产物药物中各种特殊糖基的生物合成机制
5.3 糖苷类天然产物药物的生物合成
6、萜类天然产物药物的生物合成(3学时,教师:陈义华)
6.1 异戊二烯来源的天然产物简介
6.2萜类天然产物药物的介绍
6.3 萜类天然产物药物的生物合成
7、天然产物药物的组合生物合成与合成生物学研究(3学时,教师:陈义华)
7.1 天然产物药物的组合生物合成研究
7.2天然产物药物的合成生物学研究 
7.3 天然产物药物的设计和创制前景
8. 天然产物药物生物合成的研究技术进展(3学时,教师:尹文兵)
9. 制备天然产物生物催化剂的设计(3学时,教师:吴边)
9.1 天然产物生产过程中的生物催化总论
9.2 酶的定向进化与计算机设计
9.3 代谢工程与全细胞催化
10. 抗生素类天然产物生产(3学时,教师:吴边)
10.1 β-内酰胺类抗生素
10.2 多肽类抗生素
10.3 氨糖类抗生素
11. 其他类别重要天然产物的生产(3学时,教师:吴边)
11.1 糖苷类
11.2 甾体类
11.3 他丁类
12. 实验实习课(2学时,教师:吴边)
13. 上机课(3学时,教师:吴边)
13.1 生物大分子与小分子的识别模型介绍
13.2 蛋白准备与活性位点发现
13.3 构象探索及分子对接结果分析评价
14. 天然产物药物生物合成的前沿进展(3学时,教师:尹文兵)
15. 天然产物药物生物合成的文献讨论(2学时,教师:尹文兵)

教学方式:80 % 课堂授课 + 20 % 研讨/实习/论文
考核方式:考勤(10%)+课堂笔记(20%)+ 文献综述(70%)

参考文献

1、“天然产物研究方法和技术”再帕尔.阿里不孜主编,-北京:化学工业出版社,2009
2、“微生物基因组学及合成生物学进展” 邓子新、喻子牛主编,-北京:科学出版社,2014,ISBN:7030404580。
3、Synthetic Biology: Tools and Applications [精装]Huimin Zhao 著,AcademicPress,2013,ISBN:9780123944306。