研究人員發(fā)現(xiàn)了批量生產(chǎn)有益植物化合物的關(guān)鍵

普渡大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)植物的轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致萜類化合物的產(chǎn)生，萜類化合物在植物生理學(xué)中起著重要作用，并被人類用于從香水和調(diào)味品到生物燃料和藥物等各個(gè)領(lǐng)域。

萜類化合物可用于開發(fā)營養(yǎng)補(bǔ)充劑，天然殺蟲劑和治療瘧疾和癌癥的藥物。用于治療乳腺癌，卵巢癌，肺癌，膀胱癌和前列腺癌的化療藥物紫杉醇來自萜類化合物。但是植物通常會使它們的數(shù)量很少，因此將它們用于此類用途是不切實(shí)際的。

納達(dá)利亞·杜達(dá)雷娃的“自然植物”雜志，普渡大學(xué)生物化學(xué)系杰出教授，普渡大學(xué)植物生物學(xué)研究中心研究員，勞德·亨利博士，Dudareva實(shí)驗(yàn)室最近的博士研究生，以及普渡大學(xué)和索爾克研究所的同事報(bào)告了這些研究結(jié)果。對于生物學(xué)研究，通過調(diào)節(jié)用于萜類化合物生產(chǎn)的單磷酸鹽池來解釋植物如何控制代謝途徑。

科學(xué)家們早先已經(jīng)確定了植物如何開啟萜類化合物生產(chǎn)，但對“開”和“關(guān)”開關(guān)的理解對萜類化合物的產(chǎn)量至關(guān)重要。他們還發(fā)現(xiàn)了通過植物萜類代謝途徑的通量的隱藏約束。

“這是重要的基礎(chǔ)知識，為萜類代謝途徑的工程開辟了新的目標(biāo)，”Dudareva說。“植物已經(jīng)生產(chǎn)出這些化合物，但數(shù)量很少?？赡苄枰獢?shù)百或數(shù)千種植物來獲得足夠的化合物才能用于制藥產(chǎn)品。這將導(dǎo)致更快，更有效的方式獲得足量的這些產(chǎn)品。“

異戊烯磷酸激酶(IPK)將單磷酸鹽池轉(zhuǎn)化為二磷酸鹽，其可通過下游過程轉(zhuǎn)化為萜烯。Dudareva及其同事確定，兩種Nudix酶負(fù)責(zé)去磷酸化 - 去除磷酸基團(tuán)，將可用的二磷酸鹽轉(zhuǎn)回惰性單磷酸鹽池。

“我們已經(jīng)證明IPK和Nudix正在合作調(diào)節(jié)下游產(chǎn)品的形成，”亨利說，他現(xiàn)在是Heritage Research Group的分析化學(xué)家。“如果植物過多，這些產(chǎn)品中的一些可能對植物有毒。這就是植物如何調(diào)節(jié)其產(chǎn)量。”

Dudareva的實(shí)驗(yàn)室正在研究設(shè)計(jì)植物代謝途徑以增加萜類化合物生產(chǎn)的方法。

“可能是我們有一些天然不在植物中的化合物，但我們可以在其中加入一種感興趣的基因來制造我們想要的化合物或顯著增加它們的產(chǎn)量，”Dudareva說。

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