1月26日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所(嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心)與國內(nèi)外多家單位合作,鑒定得到紫杉醇生物合成途徑的關(guān)鍵缺失酶,揭示了植物細(xì)胞催化氧雜環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)形成的全新機(jī)制,建立了迄今為止最短的紫杉醇生物合成途徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)(Science)》上。
據(jù)閆建斌研究員介紹,紫杉醇是世界著名的植物抗癌天然產(chǎn)物藥物,廣泛應(yīng)用于乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥的臨床治療。然而,天然紫杉醇產(chǎn)量稀缺且來源單一,僅能從珍稀瀕危裸子植物紅豆杉中提取。各國科學(xué)家都在尋找一種可以替代天然提取紫杉醇的合成方法,然而,由于紫杉醇生物合成途徑高度復(fù)雜,半個(gè)世紀(jì)以來,該通路依然未被完全解析。
該研究綜合利用基因組學(xué)、代謝組學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、合成生物學(xué)等技術(shù)手段,對(duì)多個(gè)紫杉醇生物合成關(guān)鍵候選基因進(jìn)行篩選,成功發(fā)現(xiàn)了紫杉烷氧雜環(huán)丁烷合酶和紫杉烷碳9位氧化酶,并進(jìn)一步解析了植物中氧雜環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)形成的催化機(jī)制,改變了環(huán)氧化物是生成氧雜環(huán)丁烷的先決條件的傳統(tǒng)認(rèn)知。在此基礎(chǔ)上,科研人員通過人工異源合成途徑構(gòu)建策略,利用植物底盤實(shí)現(xiàn)了合成路線的人工重構(gòu),成功在植物底盤中以9個(gè)關(guān)鍵合成酶生成了紫杉醇工業(yè)化生產(chǎn)前體巴卡亭Ⅲ。
該研究標(biāo)志著我國在紫杉醇合成生物學(xué)理論和技術(shù)上站在了世界領(lǐng)先地位,相關(guān)研究成果已申請(qǐng)或獲得多項(xiàng)專利,為我國紫杉醇綠色制造產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。
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https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj3484