2019-08-03 11:09:01
如何制造蜜蜂友好型柠檬苦素的苦乐参半的真相

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柠檬苦素类是一类植物天然产物,其复杂的化学成分已经过50多年的深入研究。

最着名的柠檬苦素,印楝素,因其对蜜蜂友好而具有强大的抗虫效果而闻名;其他众所周知的是对柑橘类水果有苦味,而其他实例如nimbolide正在研究潜在的药物抗癌用途。

然而,尽管进行了大量研究,植物如何开始制造这些有用的化学物质仍然是一个谜 - 直到现在。

来自John Innes中心和斯坦福大学的研究人员发现了编码这种高价值化学的新基因。

该团队使用基因组挖掘资源来鉴定三种新的酶,这些酶可以制造柠檬苦素前体melianol,因此代表了柠檬苦素生物合成的最初步骤。

由于柠檬苦素类的化学结构复杂,因此难以化学合成这些天然产物。因此,它们的使用目前仅限于可从植物材料中提取的物质。

了解如何制造melianol为类柠檬酸的代谢工程打开了大门,其中新发现的基因可以在植物或微生物宿主中表达。这是向大规模生产柠檬苦素类药物和可能开发抗虫作物迈出的一步。

“如果能够实现这种工程,那么就可以开发出对昆虫具有固有抗性的作物,这可以减少对作物保护的化学应用的依赖。此外,可以为制药行业提供更多有用的柠檬苦素,这可以加速研究主要作者汉娜霍奇森解释说,这是对柠檬苦素类药物的潜在药用用途。

“我们的下一步是找到并鉴定将melianol转化为柠檬苦素所需的剩余酶。这将是一项挑战,但我们相信鉴定生产melianol所需的酶代表了一个强有力的起点,”她补充道。

柠檬苦素类由属于桃花心木(楝科)和柑橘(芸香科)科的植物制成。

在这里,约翰英纳斯中心团队描绘了来自楝科(Meliaceae)的热带树Melia azedarach的酶。斯坦福大学的合作者发现并测试了来自柑橘(甜橙)的类似基因,这些基因属于不同的植物家族(芸香科)。斯坦福大学团队发现的三个基因也产生了melianol,这表明在这两个不同的植物家族之间共有柠檬苦素生物合成的开始。

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