植物三萜代謝物多樣性形成催化機制研究取得突破

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

　　據統計，現在已經(jīng)發(fā)現的植物約為400,000種左右，這些植物可以產(chǎn)生超過(guò)200,000多萬(wàn)種代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物除了在維持植物本身生長(cháng)發(fā)育及環(huán)境適應方面發(fā)揮重要作用外，有很多可以作為活性成分應用于人類(lèi)疾病治療中，這也是中藥材應用的物質(zhì)基礎，如我們熟知的人參、三七其主要有效成分就是一類(lèi)稱(chēng)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(lèi)、含量不同密切相關(guān)，目前從植物中發(fā)現的三萜類(lèi)物質(zhì)已經(jīng)超過(guò)20,000種，它們中有很多具有相當高的醫學(xué)應用價(jià)值。

　　在植物合成三萜代謝物的過(guò)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(guò)催化2,3-氧化鯊烯合成100多種構象和結構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構和構象不同的三萜來(lái)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)生構象和結構各異的三萜類(lèi)化合物的機制還不清楚。

　　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-椅式構象的四環(huán)三萜帕克醇。譚政委經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，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-椅式構象的五環(huán)三萜秈稻醇和12種不同的三萜類(lèi)化合物。

　　譚政委利用分子進(jìn)化分析、蛋白結構模擬、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)，其對產(chǎn)物的構象和結構變化具有重要影響。進(jìn)一步的藥理學(xué)實(shí)驗表明，秈稻醇對MDA-MB-436、SUM149PT等乳腺癌細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(lèi)活性化合物奠定了基礎。