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陳曉亞院士研究組讓解毒酶華麗轉身

作者:宋檢 時間:2022-12-13 來源:互聯網

中科院分子植物科學**創新中心陳曉亞院士研究組在*新研究中發現糖代謝解毒酶能夠催化植物天然產物的芳香化。1月14日,該研究成果論文在線發表于《自然—化學生物學》。

解毒酶功能強大,是生物體必不可少的清道夫。糖代謝副產物甲基乙二醛具有較強的細胞毒性,乙二醛酶I(GLXI)在谷胱甘肽(GSH)的輔助下催化甲基乙二醛變構水解。該酶與抑郁癥、糖尿病及其他老齡化疾病密切相關。

陳曉亞研究組發現,除了已知的解毒功能,不同物種的乙二醛酶I還能催化具有鄰羥基酮結構的環狀化合物形成苯環。棉花中一種特化的乙二醛酶I丟失了甲基乙二醛的轉化活性,卻可以高效催化棉酚生物合成中間體的芳香化,研究人員將其命名為SPG。從解毒酶變身為一類新的芳香化酶,代表了植物次生代謝途徑進化的一個新特征。

禾谷鐮孢菌產生的嘔吐毒素(DON)及其酰基化衍生物3A-DON和1**-DON是危害*大的真菌毒素之一,污染小麥、玉米及其他谷物,嚴重影響食品安全和人畜健康,被聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)確定為*危險的天然食品污染物之一。長期以來,科學家一直在尋找嘔吐毒素解毒酶。嘔吐毒素也具有鄰羥基酮功能團,棉花SPG能夠作用于3A-DON,顯著降低毒性,為嘔吐毒素的生物降解開辟了新途徑。

植物合成大量次生代謝產物,它們結構多樣,大多具有生物活性,有些成分還具有重要的藥用價值。棉花是重要的經濟作物,棉纖維是紡織工業的主要原料,棉籽含有豐富的蛋白質和脂肪,是重要的食物油和飼料來源。棉花合成并積累棉酚等具有細胞毒性的倍半萜成分,存在于棉籽及其他組織中,雖然為抵御病蟲害所必須,但限制了棉籽的安全利用。陳曉亞研究組長期研究棉酚生物合成途徑。該研究發現SPG可以高效催化棉酚生物合成中間體形成苯環,在芳香劑設計與生物合成方面具有應用前景。

陳曉亞表示,解毒酶是一個豐富的、有待發掘的催化寶庫,可為合成生物學、環境修復和食品安全保障提供重要元件。

中科院分子植物科學**創新中心陳曉亞研究員為該論文的通訊作者,陳曉亞組博士后黃金泉與中科院昆明植物研究所方欣副研究員為本論文共同**作者。本研究得到國家自然科學基金、中科院、科技部和農業部項目的資助。

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