New Phytol. | 西南大學廖志華教授團隊鑑定到託品烷生物鹼生物合成途徑中兩個全新功能的基因

2021-02-18 BioArt植物
近日，New Phytologist在線發表了西南大學生命科學學院廖志華教授團隊題為 Functional genomics analysis reveals two novel genes required for littorine biosynthesis的研究論文。該研究鑑定到託品烷生物鹼生物合成途徑中兩個全新功能的基因。


莨菪鹼及其消旋體阿託品都屬於託品烷生物鹼（Tropane Alkaloids, TAs），作為抗膽鹼藥物廣泛用於止咳平喘、麻醉鎮痛和緩解帕金森症等。茄科藥用植物是商業化生產TAs的唯一來源，但TAs在植物中含量很低，導致其供應不足價格高昂。採用代謝工程技術培育TAs含量高的藥用植物或基於合成生物學技術生產TAs成為相關醫藥行業共同追求的重要目標，而實現這一目標的前提是鑑定TAs生物合成途徑基因。國外科學家在天然產物權威期刊Natural Product Reports發表評論(Humphrey & O'Hagan. Natural Product Reports. 2001)，認為TAs生物合成是一個世紀以來還沒有解決的問題。

廖志華教授聯合中國科學院昆明植物所黃勝雄研究員和浙江中醫藥大學開國銀教授組成研究團隊，提出由UGT和SCPL-AT構成的二酶催化體系可能承擔海螺鹼生物合成功能的假設，並採用多學科研究手段，從顛茄Atropa belladonna中分離鑑定了苯乳酸UDP-糖基轉移酶UGT1（催化苯乳酸和UDP-葡萄糖生成苯乳醯葡萄糖）和海螺鹼合成酶LS（催化託品和苯乳醯葡萄糖酯化縮合生成海螺鹼），從而證實了上述假設並解析了TAs生物合成途徑的兩個未知的酶促反應。UGT1和LS的發現和鑑定解決了海螺鹼生物合成這一長期以來困擾科學家的難題，使得TAs生物合成途徑中新增了兩個全新功能的基因，同時為採用合成生物學技術生產TAs提供了重要的必需基因。

西南大學生命科學學院博士生邱飛為論文的第一作者，廖志華教授、黃勝雄研究員和開國銀教授為該論文共同通訊作者。西南大學為該成果的第一完成單位，團隊已就UGT1和LS申報了相關發明專利。廖志華教授團隊長期從事植物天然產物合成生物學和代謝調控研究及產業化，近年來廖志華教授在《Molecular Plant》《Organic Letters》《Journal of Experimental Botany》《Phytochemistry》《Food Chemistry》等著名刊物以通訊作者發表了30餘篇研究論文；獲得授權專利12份。

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16317

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