植物到寄生蟲磷脂的途徑

華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的研究人員最近的研究結(jié)果可能有助于開發(fā)治療寄生蟲感染(包括瘧疾)的療法，并可能有助于植物科學(xué)家有朝一日生產(chǎn)更堅(jiān)硬的作物。該研究小組的工作發(fā)表在12月29日的“生物化學(xué)雜志”上。膽堿是人類從某些食物中獲取的必需營養(yǎng)素，包括雞蛋，肉類，綠葉蔬菜和堅(jiān)果。人體將膽堿轉(zhuǎn)化為磷酸膽堿(pCho)，磷酸膽堿又轉(zhuǎn)化為磷酸膽堿(PtdCho)(細(xì)胞膜的一個組成部分)(以及其他基本構(gòu)件)。然而，植物不能從環(huán)境中獲取營養(yǎng)，因此必須從頭開始合成pCho。生化途徑廠使用合成PCHO是線蟲和瘧疾寄生蟲也發(fā)現(xiàn)了瘧原蟲。

在植物中，產(chǎn)生pCho的酶促反應(yīng)對于正常功能和響應(yīng)應(yīng)激都是必不可少的。植物pCho被轉(zhuǎn)化為PtdCho，其構(gòu)建可以響應(yīng)溫度變化調(diào)節(jié)其剛性的膜。植物pCho也被轉(zhuǎn)化為分子，幫助植物生存高鹽。產(chǎn)生植物pCho的酶被稱為磷酸乙醇胺甲基轉(zhuǎn)移酶(PMT)。很快，Goo Lee，華盛頓大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Joseph Jez(也是生物化學(xué)雜志的副主編)，多年來一直對植物和寄生蟲中的PMT著迷。“了解PMT酶是設(shè)計(jì)具有改善的抗逆性和增強(qiáng)營養(yǎng)的植物的關(guān)鍵，”Lee說。此外，由于PMT催化的途徑存在于寄生蟲而非人類中，因此Lee和Jez的團(tuán)隊(duì)正在尋找這種酶的抑制劑來治療由這些寄生蟲引起的疾病。

這項(xiàng)新研究解釋了模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)的 PMT如何共享寄生蟲PMT的核心特征，在活性位點(diǎn)具有幾乎相同的結(jié)構(gòu)。但是植物PMT大約是寄生蟲的兩倍，大部分可以重新排列以進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)。

此外，在植物中發(fā)現(xiàn)的三種PMT類型 - 被認(rèn)為具有相同的功能 - 實(shí)際上看起來根據(jù)它們在植物中的位置發(fā)揮不同的作用。植物生長實(shí)驗(yàn)表明，一種PMT對根系發(fā)育和耐鹽性至關(guān)重要，而另外兩種對根系沒有影響，反而似乎主要在葉片中發(fā)現(xiàn)。從長遠(yuǎn)來看，這種不同生物體中PMT的全景圖提供了精確設(shè)計(jì)具有不同功能的酶的途徑。“我喜歡這些故事，我可以從原子[結(jié)構(gòu)]到生理層面來解釋為什么這些酶具有不同的形式和它們的工作方式，”Lee說。

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