Science:科學家施魔法 從罕見植物中獲取抗癌藥物

2021-01-18 生物谷

                                            

2015年9月16日訊 /生物谷BIOON/ --來自史丹福大學的科學家們最近成功地從常見的實驗室植物中獲得一種常見癌症藥物，而這種藥物之前只能從一種瀕危植物中提取，這項工作為這種抗腫瘤藥物的穩定供應提供了新的希望，也使得科學家們能夠對這種藥物進行進一步改造從而使其變得更加安全有效。相關研究結果發表在著名國際學術期刊science上。

 

今天我們用以治療疼痛，對抗癌症以及去除疾病的許多藥物最早都發現於植物當中，其中一些植物是非常瀕危的品種，並且難於種植。現在許多情況下，這些植物仍然是藥物的首要來源。

 

在這項研究中，研究人員將研究重點聚焦在一種生長在喜馬拉雅山區域的多葉植物--盾葉鬼臼。這種植物以一種環環相扣的機制合成出一種化合物，用以防禦捕食者。在經過實驗室內的一些化學修飾之後，這種化學物質就變成了一種廣泛使用的癌症治療藥物--依託泊苷（etoposide）。

 

這項研究的挑戰在於弄清楚盾葉鬼臼葉片所含的許多蛋白質中究竟哪些參與了這種防禦性化合物的合成。研究人員首先意識到，他們所要找尋的蛋白並不總是出現在葉片中，只有葉片收到損傷才會合成這種分子。隨後他們對受到損傷的植物葉片進行了實驗分析，結果發現了31種新出現的蛋白。研究人員將這些新出現的蛋白進行不同的組合，經過不懈努力他們最終發現了組成這條防禦性化合物生產線的10種蛋白。之後，他們將合成這10種蛋白質的基因導入一種常見的實驗室植物，最終獲得了他們一直在尋找的化合物。

 

研究人員表示，他們還希望將這套分子機制轉移到酵母中，利用酵母進行更大規模的藥物合成，同時還可以為藥物改造提供更多的靈活性。（生物谷Bioon.com）

 

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Six enzymes from mayapple that complete the biosynthetic pathway to the etoposide aglycone

 

Warren Lau, Elizabeth S. Sattely

 

Podophyllotoxin is the natural product precursor of the chemotherapeutic etoposide, yet only part of its biosynthetic pathway is known. We used transcriptome mining in Podophyllum hexandrum (mayapple) to identify biosynthetic genes in the podophyllotoxin pathway. We selected 29 candidate genes to combinatorially express in Nicotiana benthamiana (tobacco) and identified six pathway enzymes, including an oxoglutarate-dependent dioxygenase that closes the core cyclohexane ring of the aryltetralin scaffold. By coexpressing 10 genes in tobacco-these 6 plus 4 previously discovered-we reconstitute the pathway to (-)-4′-desmethylepipodophyllotoxin (the etoposide aglycone), a naturally occurring lignan that is the immediate precursor of etoposide and, unlike podophyllotoxin, a potent topoisomerase inhibitor. Our results enable production of the etoposide aglycone in tobacco and circumvent the need for cultivation of mayapple and semisynthetic epimerization and demethylation of podophyllotoxin.

 

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