虫草素合成机制的研究 | 虫草素合成机制的研究 |
| 发布时间:2021-07-07 信息来源:admin 发布人:admin 点击次数:513 |
| 合成机制的研究 虫草素在蛹虫草中被发现后，它的生成合成机理一直不清楚，导致学界及企业界争论不休，认为虫草素也是冬虫夏草等虫草菌的活性成分。尽管有一些种类的菌株可以合成虫草素，但虫草素的生物合成研究却主要集中于蛹虫草。虫草素主要从蛹虫草子实体中提取，但其子实体生产周期长，导致虫草素生产成本高，制约了虫草素进一步的研究和开发利用。自2011年以来，中国科学院上海植物生理生态研究所的王成树研究组，先后完成了蛹虫草、冬虫夏草和蝉花等18种虫草菌的基因组研究，结果表明，不同虫草菌中含有20-60个数量不等的基因簇，用于合成不同的活性成分。 获得了基因组序列后，通过生物信息分析，首先在蛹虫草菌中锁定了潜在的靶标合成基因。后通过系列的基因缺失等功能研究，他们完整地解析了由4个蛋白介导的腺苷分子3’-位磷酸化脱氧、还原而生成虫草素的分子机理。他们的研究还首次“意外”地发现，蛹虫草菌能够合成喷司他丁，并由同一基因簇共同合成这种两种成分。喷司他丁是脱氨酶的强抑制剂，曾在虫草素临床试验中共用，目的是为了抑制脱氨酶活性、保护虫草素的结构稳定性。同临床试验中两者共用的目的类似，这两种腺苷类分子在真菌细胞中扮演着“保护者—被保护者”的着色。 1.jpg 他们在研究中还发现，蛹虫草菌只有在蚕蛹上生长而非液体发酵培养时，才会合成高水平的虫草素。但当虫草素含量过高时能引起细胞毒性，真菌会启动解毒机制，将虫草素脱氨生成3’-脱氧肌苷(3-deoxyinosine)。这暗示着对于人类来说，也不宜摄入过量的虫草素。当然，人类的脱氨酶同样可以降解虫草素。 在获得了虫草素合成基因的基础上，结合色谱验证分析，他们的研究证明冬虫夏草和蝉花等其他种类的虫草菌不能合成虫草素及喷司他丁，而另外被测试的九洲虫草以及另外一种关系较远的霉菌——构巢曲霉中能够合成这两种化合物。利用获得的合成基因，异源表达可以实现由酵母菌合成虫草素；而通过内源基因高表达，可以在蛹虫草菌中高水平地合成虫草素和喷司他丁。 这项研究成果以 Fungal cordycepinbiosynthesis is coupled with the production of the safeguard molecule pentostatin（真菌中虫草素与其保护分子喷司他丁的伴随合成）为题于10月19日在 Cell 子刊 Cell Chemical Biology 上在线发表。该项研究揭示了不同虫草菌之间代谢成分的差异性，为蛹虫草的抗癌活性提供了分子证据。利用鉴定的虫草素/喷司他丁伴随生物合成基因信息，一方面为进一步研究提高这两种活性成分的合成水平奠定了基础；另一方面也为辅助验证其他虫草菌或其他真菌能否合成这两种腺苷类分子提供了基因依据。
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