愈創(chuàng)木烷型內(nèi)酯具有諸多藥用活性,很多這類化合物具有較強(qiáng)抗癌功效,該類化合物在植物中通常只有萬(wàn)分之幾的含量,如此低含量的合成限制了該類化合物的開(kāi)發(fā)利用,但由于其顯著藥用價(jià)值,部分該類化合物仍然被用于臨床抗癌實(shí)驗(yàn),比如人們從地中海地區(qū)的毒胡蘿卜中分離出毒胡蘿卜素(Thapsigargin),其衍生物已被開(kāi)發(fā)成治療前列腺癌的藥物。
該類化合物分子結(jié)構(gòu)中的內(nèi)酯基團(tuán)是其活性基團(tuán),也決定了其藥用價(jià)值。按照內(nèi)酯結(jié)構(gòu)可將這類化合物分為兩類即:C12,6以及C12,8內(nèi)酯,目前科學(xué)家已成功解析了C12,6內(nèi)酯基團(tuán)形成機(jī)制,但對(duì)于C12,8內(nèi)酯基團(tuán)形成的認(rèn)識(shí)尚是一片空白。為了解析C12,8內(nèi)酯基團(tuán)的形成機(jī)制,中國(guó)科學(xué)院植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生茍君波在章焰生研究員的指導(dǎo)下,利用菊科植物旋復(fù)花為研究材料,借助轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)揭開(kāi)了C12,8內(nèi)酯基團(tuán)形成的神秘面紗,發(fā)現(xiàn)該種活性基團(tuán)形成是利用吉馬烷型化合物大根香葉烯A酸為底物,然后在特種細(xì)胞色素P450酶CYP71BL6的作用下在其C8位置形成羥基,該羥基然后自由攻擊C12位置的羧基,經(jīng)過(guò)脫水最終形成C12,8內(nèi)酯基團(tuán)。CYP71BL6基因的分離為C12,8內(nèi)酯化合物的人工合成提供了可能,為了探討人工酵母合成C12,8內(nèi)酯的可能性,茍君波博士將CYP71BL6基因?qū)肓私湍讣?xì)胞,結(jié)合大根香葉烯A酸合成通路的引入,發(fā)現(xiàn)人工構(gòu)建的酵母工程菌能夠自動(dòng)化合成C12,8內(nèi)酯化合物。
該課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助(基金編號(hào)為31370339),所取得的成果已以“Discovery of a non-stereoselective cytochrome P450 catalyzing either 8α- or 8β-hydroxylation of germacrene A acid from the Chinese medicinal plant, Inula hupehensis”為題,在國(guó)際權(quán)威植物學(xué)雜志Plant Journal上進(jìn)行了發(fā)表。
論文鏈接: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.13760/epdf
圖1. CYP71BL6酶催化C12,8內(nèi)酯基團(tuán)形成
圖2. 基于CYP71BL6基因人工酵母菌成功合成C12,8內(nèi)酯化合物