中國科學家同期兩篇Cell子刊文章發表中藥研究新成果

　　由第二軍醫大學和中科院上海生命科學研究院領導的兩個研究小組，分別在對中藥青蒿（Artemisia annua）及人參（ginseng）的分子生物學研究中取得突破進展，兩篇研究論文同期發表在9月的《Molecular Plant》雜志上。

　　TRICHOME AND ARTEMISININ REGULATOR 1 Is Required for Trichome Development and Artemisinin Biosynthesis in Artemisia annu

　　在這篇文章中，來自第二軍醫大學的研究人員證實TAR1（TRICHOME AND ARTEMISININ REGULATOR 1）是青蒿中毛狀體（Trichome）發育及青蒿素生物合成的必要條件。

　　第二軍醫大學藥物院張磊（Lei Zhang）教授是這篇論文的通訊作者。主要從事藥用植物分子生物學及次生代謝工程研究，在紫杉醇、青蒿素、莨菪堿、喜樹堿、銀杏黃酮/內酯、丹參和菘藍苯丙素類成分、長春花萜類吲哚生物堿、燈盞花素等重要植物藥源的生源合成和代謝調控領域開展了深入和富有原創性的研究工作。

　　毛狀體指的是許多植物表面上的一些小突起，其能夠生成和儲存各種次生代謝產物。最著名及有效的瘧疾藥物青蒿素就是由青蒿素合成、儲存及分泌。但目前對于在青蒿中調控青蒿素生物合成及毛狀體發育的分子機制仍知之甚少。

　　在這篇文章中研究人員報告稱，一種AP2轉錄因子——TAR1對調控青蒿中毛狀體發育和青蒿素合成起重要作用。TAR1編碼了一種特異定位于細胞核中的蛋白質，其主要是在嫩葉、花芽及某些毛狀體中表達。在TAR1-RNAi品系中，毛狀體形態和角質層蠟質組成發生改變，青蒿素含量顯著減少，通過過表達TAR1則可顯著提高青蒿素含量。研究人員證實當沉默或過表達TAR1時，與青蒿素生物合成相關的一些關鍵基因的表達水平發生了改變。通過電泳遷移率、酵母單雜交及瞬時轉化β-葡糖醛酸糖苷酶檢測，他們證實青蒿素生物合成信號通路中的兩個重要基因ADS和CYP71AV1，有可能是TAR1的直接靶標。

　　這些研究結果表明了，TAR1是青蒿中毛狀體發育及青蒿素生物合成調控分子網絡的一個關鍵組件。

　　Characterization of Panax ginseng UDP-Glycosyltransferases Catalyzing Protopanaxatriol and Biosyntheses of Bioactive Ginsenosides F1 and Rh1 in Metabolically Engineered Yeasts

　　在這篇文章中，中科院上海生命科學研究院的研究人員，在代謝工程酵母中確定了催化原人參三醇(Protopanaxatriol)及生物活性人參皂苷（Ginsenosides ）F1和Rh1生物合成的人參尿苷二磷酸糖基轉移酶(UGT)的特征。

　　人參中主要的天然藥物活性化合物人參皂苷主要是原人參二醇（PPD）和原人參三醇（PPT）的糖基化產物。UGT負責催化PPT生成PPT類人參皂苷，當前尚無有關UGT的研究報道。

　　以往的研究證實UGTPg1可區域特異性糖基化PPD的C20-OH。在這篇文章中研究人員發現，UGTPg1還可特異性糖基化PPT的C20-OH生成生物活性人參皂苷F1。他們報告稱確定了分離自人參的4個新UGT基因的特征，推導出它們與UGTPg1具有高度的氨基酸同源性(>84%)。他們證實UGTPg100可特異性糖基化PPT的C6-OH生成生物活性人參皂苷Rh1，UGTPg101催化了PPT生成F1，隨后F1生成了人參皂苷Rg1。而研究未檢測出UGTPg102和UGTPg103對PPT有活性。

　　通過結構建模和位點定向突變，研究人員鑒別出了這些UGTs的一些關鍵氨基酸，在決定它們的活性及底物區域特異性中起重要作用。此外，他們構建出了重組酵母，通過導入遺傳工程PPT生成信號通路及UGTPg1或UGTPg100生物合成出了F1和Rh1。

　　新研究揭示出了在人參中PPT類人參皂苷可能的生物合成信號通路，并提供了一種完善的生產方法通過合成生物學策略在酵母中生成生物活性PPT類人參皂苷。