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科研成果
辰山中心药用植物与健康组解析了全部黄芩素合成途径

 

上海辰山植物园(中国科学院上海辰山植物科学研究中心)药用植物与健康组的Cathie Martin研究员及赵清博士等组成的科学家团队在解析中国传统药用植物黄芩中天然产物合成途径方面取得突破,已完全解析了整个黄芩素的生物合成途径。相关研究论文于2017822日由国际顶尖植物学杂志《Molecular Plant》在线发表。

    黄芩为唇形科黄芩属多年生草本植物,是一种重要的药用植物资源。黄芩素,汉黄芩素等黄酮物质是黄芩中主要的生物活性化合物。这类黄酮物质不仅可以在不影响正常细胞的情况下诱导癌细胞凋亡,同时还具有抗氧化,抗病毒和保肝的作用。因此可以作为抗癌的候选分子。该类化合物在结构上的特异性主要在于它们在黄酮B环上不含有4’位羟基。而A环上具有大多数黄酮不具有的6-羟基(黄芩素)或8位甲氧基(汉黄芩素)。因其只在黄芩根部合成,我们将其称为根特异性黄酮。本研究小组的工作重点就是解析根特异性黄酮:黄芩素,汉黄芩素的合成途径。

    在已经解析了地上部分和根特异性的黄酮合成途径基础上,该小组分离和验证两种CYP450酶(SbCYP82D1.1SbCYP82D2),生化实验表明,它们分别为黄芩中的黄酮6-羟化酶(F6H)和黄酮8-羟化酶(F8H)。 SbCYP82D1.1对黄酮类如白杨素和芹菜素具有广泛的底物接受性,负责黄芩素和野黄芩素的合成。当用RNAi技术在黄芩毛状根中降低SbCYP82D1.1的表达时,黄芩苷和黄芩素水平显著降低,而白杨素苷则在毛状根中积累。 CYP82D2是一种具有底物特异性较高的F8H,只接受白杨素为底物,产生去甲基汉黄芩素。系统发育分析表明,CYP82D2可能通过基因复制从SbCYP82D1.1进化而来,因而保留了部分祖先酶F6H的活性。

赵清博士和崔孟颖女士为本工作共同第一作者。上海辰山植物园(中国科学院上海辰山植物研究中心)为第一作者单位。本项的合作者还包括辰山中心、上海植物生理生态研究所的陈晓亚研究员,辰山中心胡永红研究员,美国MIT的翁经科研究员。该研究得到上海市园林绿化局辰山专项及国家自然科学基金委支持。

全文链接:http://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(17)30239-3

 

供稿:辰山中心 药用植物与健康组