植物三萜代謝物多樣性形成催化機(jī)制研究取得突破

　　近日，國(guó)家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系花類藥材崗位團(tuán)隊(duì)成員、河南省農(nóng)科院芝麻研究中心譚政委博士對(duì)植物三萜代謝物多樣性形成催化機(jī)制研究取得突破，相關(guān)研究成果發(fā)表于《新植物學(xué)家》雜志上。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的植物約為400,000種左右，這些植物可以產(chǎn)生超過200,000多萬種代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物除了在維持植物本身生長(zhǎng)發(fā)育及環(huán)境適應(yīng)方面發(fā)揮重要作用外，有很多可以作為活性成分應(yīng)用于人類疾病治療中，這也是中藥材應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)，如我們熟知的人參、三七其主要有效成分就是一類稱為三萜皂苷的植物代謝產(chǎn)物，而人參、三七之所以功效不同與它們所含三萜皂苷的種類、含量不同密切相關(guān)，目前從植物中發(fā)現(xiàn)的三萜類物質(zhì)已經(jīng)超過20,000種，它們中有很多具有相當(dāng)高的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。

　　在植物合成三萜代謝物的過程中，2,3-氧化鯊烯環(huán)化酶是形成代謝多樣性的關(guān)鍵酶，能夠通過催化2,3-氧化鯊烯合成100多種構(gòu)象和結(jié)構(gòu)各不相同的三萜骨架，這些骨架在多種修飾酶的作用下形成結(jié)構(gòu)和構(gòu)象不同的三萜來物質(zhì)。但是，2,3-氧化鯊烯環(huán)化酶如何利用相同的底物產(chǎn)生構(gòu)象和結(jié)構(gòu)各異的三萜類化合物的機(jī)制還不清楚。

　　此前，有研究者從粳稻中鑒定了一種2,3-氧化鯊烯環(huán)化酶，它催化底物生成合成椅式-船式-椅式構(gòu)象的四環(huán)三萜帕克醇。譚政委經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在秈稻中，該酶直系同源基因編碼一個(gè)新的、多產(chǎn)物2,3-氧化鯊烯環(huán)化酶，它催化產(chǎn)生該酶合成一種新的椅式-半椅式-椅式構(gòu)象的五環(huán)三萜秈稻醇和12種不同的三萜類化合物。

　　譚政委利用分子進(jìn)化分析、蛋白結(jié)構(gòu)模擬、定點(diǎn)突變和催化功能分析，從46個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)中鑒別出3個(gè)關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)，其對(duì)產(chǎn)物的構(gòu)象和結(jié)構(gòu)變化具有重要影響。進(jìn)一步的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，秈稻醇對(duì)MDA-MB-436、SUM149PT等乳腺癌細(xì)胞增殖都有明顯的抑制作用，該研究揭示了形成船式和椅式三萜骨架的催化機(jī)制，為今后利用合成生物學(xué)手段創(chuàng)制特定的三萜合酶并生產(chǎn)具有商業(yè)價(jià)值的三萜類活性化合物奠定了基礎(chǔ)。