植物三萜代謝物多樣性形成催化機制研究取得突破

　　近日，國家中藥材產業技術體系花類藥材崗位團隊成員、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，相關研究成果發表于《新植物學家》雜志上。

　　據統計，現在已經發現的植物約為400,000種左右，這些植物可以產生超過200,000多萬種代謝產物，這些代謝產物除了在維持植物本身生長發育及環境適應方面發揮重要作用外，有很多可以作為活性成分應用于人類疾病治療中，這也是中藥材應用的物質基礎，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，目前從植物中發現的三萜類物質已經超過20,000種，它們中有很多具有相當高的醫學應用價值。

　　在植物合成三萜代謝物的過程中，2,3-氧化鯊烯環化酶是形成代謝多樣性的關鍵酶，能夠通過催化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物質。但是，2,3-氧化鯊烯環化酶如何利用相同的底物產生構象和結構各異的三萜類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-氧化鯊烯環化酶，它催化底物生成合成椅式-船式-椅式構象的四環三萜帕克醇。譚政委經過研究發現，在秈稻中，該酶直系同源基因編碼一個新的、多產物2,3-氧化鯊烯環化酶，它催化產生該酶合成一種新的椅式-半椅式-椅式構象的五環三萜秈稻醇和12種不同的三萜類化合物。

　　譚政委利用分子進化分析、蛋白結構模擬、定點突變和催化功能分析，從46個多態性位點中鑒別出3個關鍵氨基酸位點，其對產物的構象和結構變化具有重要影響。進一步的藥理學實驗表明，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手段創制特定的三萜合酶并生產具有商業價值的三萜類活性化合物奠定了基礎。