Plant Communications:动物萜类人造产品生物合成研讨中取得停顿

起源：昆明动物所 2021-08-23 12:15

动物在恒久退化进程中发生了年夜量类型丰厚、构造多变的次生代谢产品，是动物情况顺应性与多样性的紧张物资根底。萜类化合物是动物中品种最多、化学构造变动最为丰厚的一类次生代谢产品，在动物成长发育（如动物激素赤霉素、脱落酸、独脚金内酯、油菜素内酯等）、顺应情况钳制（如化感物资稻壳酮、植保素棉酚、虫豸拒食剂印楝素等）等方面发扬侧重要作用。动物萜类

动物在恒久退化进程中发生了年夜量类型丰厚、构造多变的次生代谢产品，是动物情况顺应性与多样性的紧张物资根底。萜类化合物是动物中品种最多、化学构造变动最为丰厚的一类次生代谢产品，在动物成长发育（如动物激素赤霉素、脱落酸、独脚金内酯、油菜素内酯等）、顺应情况钳制（如化感物资稻壳酮、植保素棉酚、虫豸拒食剂印楝素等）等方面发扬侧重要作用。动物萜类化合物还具备紧张的药用和经济代价，如有名的抗疟疾药物青蒿素和抗药物紫杉醇等。

中国迷信院昆明动物研讨所研讨员黎胜红研讨团队多年来致力于动物萜类次生代谢产品的化学构造、生物功效与生物合成等相关研讨。后期从四种药用动物米团花（Leucosceptrum canum）、火炬花（Colquhounia coccinea var. mollis）、宽管花（Eurysolen gracilis）和新疆假龙胆（Gentianella turkestanorum）中发现了四个家族系列新颖骨架和共同构造的二倍半萜化合物，具备紧张抗病虫害进攻功效和显着免疫克制、降脂等活性，并从米团花的腺毛中鉴定了二倍半萜生物合成路径的症结酶GFDPS，初次提醒了其生源路径和来源退化。

在该研讨中，团队运用GC-MS阐发了火炬花分歧组织中挥发性萜类次生代谢产品图谱，发现其叶和花中富含构造多样的倍半萜和二萜类挥发性身分，而去除表皮的幼嫩茎干中未检测到萜类化合物。在此根底上，研讨职员对叶与幼嫩茎干（去除表皮）进行了比拟转录组测序和阐发，联合qRT-PCR技术挑选到一个在叶中高表白的萜类合酶候选基因，功效预测为单萜合酶，Target P预测其亚细胞定位于细胞质，区别于经典的定位于质体中的单萜合酶。运用工程年夜肠杆菌异源表白系统联合产品跟踪拆散及NMR波谱技术阐发，研讨发现CcTPS1可能催化C25~C10直链前体GFDP/GGDP/FDP/GDP天生8个次要萜类产品1-8，包含2个二倍半萜，1个二萜，4个倍半萜和1个单萜。此中化合物1-3为新化合物，别离定名为(+)-α-geranylbisabolene，(+)-somaliensene B和(+)-α-prenylbisabolene，为含有环己烷骨架的稀有二倍半萜和二萜家族新成员，CcTPS1系首个从动物中发现的可能催化天生该类骨架二倍半萜和二萜的萜类合酶，环合方式显明区别于此前报道的二倍半萜合酶。同时，CcTPS1也是首个从动物中功效鉴定的可能催化C25/C20/C15/C10直链前体造成二倍半萜、二萜、倍半萜和单萜的高度杂泛性的萜类合酶。

研讨发现，在本氏烟草中瞬时表白CcTPS1也能合成二萜和倍半萜化合物，此中二萜为次要产品，联合火炬花动物中检测到CcTPS1的酶活产品(+)-α-prenylbisabolene和α-trans-bergamotene，推测CcTPS1在动物中能够次要担任二萜和倍半萜类化合物的生物合成，而其合成二倍半萜和单萜类化合物则能够受动物成长发育或情况互作等因素调控。退化阐发发现，CcTPS1属于TPS-b亚家族，该家族次要为定位于质体的单萜合酶，亚细胞定位试验标明CcTPS1定位于细胞质中，是以推测CcTPS1能够来源于亚细胞定位改动和底物耐受性扩大的单萜合酶趋异退化。定点渐变阐发发现，Trp262对CcTPS1催化活性有紧张影响，但不影响其底物选择性。MeJA可诱导CcTPS1的表白量增高以及二萜和倍半萜的积聚，但二萜和倍半萜产品均未表示出显明虫豸拒食活性，标明它们能够在动物与情况（尤其长短生物钳制）的互相作用中发扬功效。该研讨成果为动物萜类合酶的退化与萜类化学多样性研讨奠基了紧张根底，同时标明转录组阐发、异源表白联合经典动物化学研讨是发现动物中暗藏的共同酶和新颖人造产品的无效伎俩。

该研讨成果以An extremely promiscuous terpenoid synthase from the Lamiaceae plant Colquhounia coccinea var. mollis catalyzes the formation of sester-/di-/sesqui-/mono- terpenoids为题颁发在Plant Communications上。研讨任务获得国度自然迷信基金重点名目、国度自然迷信基金面上名目和云南省生物医药严重专项等名目的赞助。(100yiyao.com）

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