叶敏团队揭示植物反式查耳酮生物合成新机制

　　

近期，我院天然药物及仿生药物全国重点实验室叶敏教授团队在JACS杂志发表题为《Elucidating the Biosynthetic Pathway and Mechanisms of Retrochalcones》的研究论文。该研究揭示了醛酮还原酶GinKR1参与反式查耳酮echinatin生物合成的分子机制，并解析了echinatin的完整生物合成途径。

查耳酮（chalcones）是植物中一类重要的酚类天然产物，其C6-C3-C6骨架由A环（聚酮途径合成）和B环（莽草酸途径合成）构成，具有抗氧化、抗炎等药理活性。反式查耳酮（retrochalcones）是非经典的查耳酮，具有独特的氧取代模式：其A/B环的生物合成来源与正常查耳酮相反，普遍缺失C-2'/6'羟基，并在C-2位有甲氧基取代。自1975年日本学者通过同位素标记推测反式查耳酮的生物合成途径以来，其A/B环翻转的分子机制一直悬而未决。

该研究从药用植物胀果甘草Glycyrrhiza inflata中鉴定了区域选择性的醛酮还原酶GinKR1。该酶能够特异性地催化关键中间体2'-O-methyllicodione的1″-羰基还原，通过自发脱水生成反式查耳酮基本骨架，从而实现A/B环生源途径的翻转。进一步，通过毛状根RNA沉默及过表达实验，验证了GinKR1的体内催化功能。此外，通过GinKR1结构分析与理论计算，发现一个关键的α-helix决定了GinKR1的区域选择性。结合18O同位素标记实验，证实了反式查耳酮的羰基氧来源于黄烷酮2-羟化酶（GinF2H）引入的羟基而非莽草酸途径的香豆酰-CoA。该研究还从胀果甘草中鉴定了另外5个生物合成酶，并在本氏烟草中重构了echinatin的生物合成途径。

北京大学药学院、天然药物及仿生药物全国重点实验室叶敏教授为论文的通讯作者。北京大学药学院2021级直博生叶蕾及课题组Co-PI王子龙副研究员为共同第一作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c08070

天然药物及仿生药物全国重点实验室