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紫杉醇生物合成途径打通
本文转自：科技日报
科技日报讯 （记者马爱平）2月19日记者获悉，中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员闫建斌团队发现了紫杉醇生物合成途径中两个缺失的关键酶，打通了紫杉醇的生物合成途径。相关研究成果日前在线发表于《科学》。
紫杉醇是著名的抗癌天然产物药物，被广泛应用于乳腺癌、卵巢癌等多种癌症的临床治疗。然而，天然紫杉醇来源稀缺且单一，仅能从珍稀濒危裸子植物红豆杉中提取。
自上世纪80年代以来，科学家们一直在探索一种能够替代从天然来源中提取紫杉醇的人工合成方法。1990年，美国率先研发出紫杉醇半合成路线，并迅速投入商业化生产。在此后的30余年里，全球上百个科研团队相继投入到紫杉醇的生物全合成研究中，但均未能实现突破。
2021年，闫建斌团队领衔绘制出了国际首张染色体级别的南方红豆杉高质量参考基因组图谱，揭开了红豆杉合成紫杉醇的遗传密码。闫建斌介绍，在这张图谱的指引下，研究团队进一步筛选了58个紫杉醇生物合成的关键候选基因。最终，他们成功发现了能够催化氧杂环丁烷环合成的细胞色素酶，并给它起名为“TOT1”。
在过去的30年里，科学家们一直未能鉴定出催化紫杉烷C9位（紫杉烷分子中的一个特定碳原子的位置）氧化的酶。面对这个难题，研究团队另辟蹊径，创造性地构建了一个紫杉素的生物合成植物底盘，并利用这个底盘和生物信息学分析，从17个候选基因中成功筛选出了负责紫杉烷C9位氧化的酶T9αH1。
在克服了关键酶缺失的难题后，研究人员运用人工异源合成途径策略，将新发现的酶与已知的合成酶巧妙地组合在一起。经过数次尝试，终于在植物底盘中成功生成了巴卡亭Ⅲ。这是紫杉醇生物合成过程中一个至关重要的中间体。结合亚细胞定位分析等实验结果，研究人员绘制出了巴卡亭Ⅲ的完整生物合成路线图。
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快照生成时间：2024-02-21 06:45:02
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