植物三萜代谢物多样性形成催化机制研究取得突破

时间：2018-4-5 19:58:20 来源:科学网

近日，国家中药材产业技术体系花类药材岗位团队成员、河南省农科院芝麻研究中心谭政委博士对植物三萜代谢物多样性形成催化机制研究取得突破，相关研究成果发表于《新植物学家》杂志上。

据统计，现在已经发现的植物约为400,000种左右，这些植物可以产生超过200,000多万种代谢产物，这些代谢产物除了在维持植物本身生长发育及环境适应方面发挥重要作用外，有很多可以作为活性成分应用于人类疾病治疗中，这也是中药材应用的物质基础，如我们熟知的人参、三七其主要有效成分就是一类称为三萜皂苷的植物代谢产物，而人参、三七之所以功效不同与它们所含三萜皂苷的种类、含量不同密切相关，目前从植物中发现的三萜类物质已经超过20,000种，它们中有很多具有相当高的医学应用价值。

在植物合成三萜代谢物的过程中，2,3-氧化鲨烯环化酶是形成代谢多样性的关键酶，能够通过催化2,3-氧化鲨烯合成100多种构象和结构各不相同的三萜骨架，这些骨架在多种修饰酶的作用下形成结构和构象不同的三萜来物质。但是，2,3-氧化鲨烯环化酶如何利用相同的底物产生构象和结构各异的三萜类化合物的机制还不清楚。

此前，有研究者从粳稻中鉴定了一种2,3-氧化鲨烯环化酶，它催化底物生成合成椅式-船式-椅式构象的四环三萜帕克醇。谭政委经过研究发现，在籼稻中，该酶直系同源基因编码一个新的、多产物2,3-氧化鲨烯环化酶，它催化产生该酶合成一种新的椅式-半椅式-椅式构象的五环三萜籼稻醇和12种不同的三萜类化合物。

谭政委利用分子进化分析、蛋白结构模拟、定点突变和催化功能分析，从46个多态性位点中鉴别出3个关键氨基酸位点，其对产物的构象和结构变化具有重要影响。进一步的药理学实验表明，籼稻醇对MDA-MB-436、SUM149PT等乳腺癌细胞增殖都有明显的抑制作用，该研究揭示了形成船式和椅式三萜骨架的催化机制，为今后利用合成生物学手段创制特定的三萜合酶并生产具有商业价值的三萜类活性化合物奠定了基础。

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