中国科学家同期两篇Cell子刊文章发表中药研究新成果

　　

生物通报道  由第二军医大学和中科院上海生命科学研究院领导的两个研究小组，分别在对中药青蒿（Artemisia annua）及人参（ginseng）的分子生物学研究中取得突破进展，两篇研究论文同期发表在9月的《Molecular Plant》杂志上。

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

在这篇文章中，来自第二军医大学的研究人员证实TAR1（TRICHOME AND ARTEMISININ REGULATOR 1）是青蒿中毛状体（Trichome）发育及青蒿素生物合成的必要条件（延伸阅读：Nature：破解青蒿素失效之谜 ）。

第二军医大学药物院张磊（Lei Zhang）教授是这篇论文的通讯作者。主要从事药用植物分子生物学及次生代谢工程研究，在紫杉醇、青蒿素、莨菪碱、喜树碱、银杏黄酮/内酯、丹参和菘蓝苯丙素类成分、长春花萜类吲哚生物碱、灯盏花素等重要植物药源的生源合成和代谢调控领域开展了深入和富有原创性的研究工作。

立即索取Affymetrix ViewRNA分析的详细资料

毛状体指的是许多植物表面上的一些小突起，其能够生成和储存各种次生代谢产物。最著名及有效的疟疾药物青蒿素就是由青蒿素合成、储存及分泌。但目前对于在青蒿中调控青蒿素生物合成及毛状体发育的分子机制仍知之甚少。

在这篇文章中研究人员报告称，一种AP2转录因子——TAR1对调控青蒿中毛状体发育和青蒿素合成起重要作用。TAR1编码了一种特异定位于细胞核中的蛋白质，其主要是在嫩叶、花芽及某些毛状体中表达。在TAR1-RNAi品系中，毛状体形态和角质层蜡质组成发生改变，青蒿素含量显著减少，通过过表达TAR1则可显著提高青蒿素含量。研究人员证实当沉默或过表达TAR1时，与青蒿素生物合成相关的一些关键基因的表达水平发生了改变。通过电泳迁移率、酵母单杂交及瞬时转化β-葡糖醛酸糖苷酶检测，他们证实青蒿素生物合成信号通路中的两个重要基因ADS和CYP71AV1，有可能是TAR1的直接靶标。

这些研究结果表明了，TAR1是青蒿中毛状体发育及青蒿素生物合成调控分子网络的一个关键组件。

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

在这篇文章中，中科院上海生命科学研究院的研究人员，在代谢工程酵母中确定了催化原人参三醇(Protopanaxatriol)及生物活性人参皂苷（Ginsenosides ）F1和Rh1生物合成的人参尿苷二磷酸糖基转移酶(UGT)的特征。

人参中主要的天然药物活性化合物人参皂苷主要是原人参二醇（PPD）和原人参三醇（PPT）的糖基化产物。UGT负责催化PPT生成PPT类人参皂苷，当前尚无有关UGT的研究报道。

以往的研究证实UGTPg1可区域特异性糖基化PPD的C20-OH。在这篇文章中研究人员发现，UGTPg1还可特异性糖基化PPT的C20-OH生成生物活性人参皂苷F1。他们报告称确定了分离自人参的4个新UGT基因的特征，推导出它们与UGTPg1具有高度的氨基酸同源性(>84%)。他们证实UGTPg100可特异性糖基化PPT的C6-OH生成生物活性人参皂苷Rh1，UGTPg101催化了PPT生成F1，随后F1生成了人参皂苷Rg1。而研究未检测出UGTPg102和UGTPg103对PPT有活性。

通过结构建模和位点定向突变，研究人员鉴别出了这些UGTs的一些关键氨基酸，在决定它们的活性及底物区域特异性中起重要作用。此外，他们构建出了重组酵母，通过导入遗传工程PPT生成信号通路及UGTPg1或UGTPg100生物合成出了F1和Rh1。

新研究揭示出了在人参中PPT类人参皂苷可能的生物合成信号通路，并提供了一种完善的生产方法通过合成生物学策略在酵母中生成生物活性PPT类人参皂苷。

（生物通：何嫱）