長(zhǎng)期以來(lái)，被稱為烯醇內(nèi)酯的植物化學(xué)物質(zhì)被用于治療心臟病，并顯示出作為癌癥療法的潛力。然而，這些化合物毒性很高，這使得醫(yī)生很難開(kāi)出不傷害患者的有效劑量。
幾十年來(lái)，研究人員一直渴望找出植物是如何生物合成烯醇化酮的。這些知識(shí)可以幫助他們發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)更安全的藥物。不幸的是，烯醇內(nèi)酯最著名的植物來(lái)源——洋地黃和馬利筋——不適合實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)鑒定產(chǎn)生這種化學(xué)物質(zhì)的基因和酶。
在4月7日在線發(fā)表在eLife上的一項(xiàng)新研究中，由Boyce Thompson研究所的教師Georg揚(yáng)德?tīng)柡筒疇柲岽髮W(xué)植物科學(xué)學(xué)院的研究助理tobiaszust領(lǐng)導(dǎo)的多機(jī)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)表明，可以將唇魚(yú)(蠕蟲(chóng)種子)作為模型物種來(lái)闡明這一信息。事實(shí)上，研究小組已經(jīng)確定了95種候選芥子堿，并且已經(jīng)開(kāi)始使用這種植物來(lái)研究芥子堿的生物合成。
詹德說(shuō)：“12種不同的植物產(chǎn)生芥子堿，但沒(méi)有人確切知道它們是如何制成的。”“我一直在尋找最好的植物來(lái)研究這種方式，并定居在昆蟲(chóng)種子壁花上。”詹德還是康奈爾大學(xué)綜合植物科學(xué)學(xué)院的兼職教授。
他說(shuō)，這個(gè)物種是一個(gè)很好的遺傳研究模式，因?yàn)樗纳芷诙?，很容易自我雜交?！拔覀冃枰环N能夠快速繁殖并為我們提供種子的植物，患有白斑病的大腸桿菌大約10周就能做到?！?
該團(tuán)隊(duì)的研究基于艾倫倫威克在20世紀(jì)90年代所做的工作。他目前是BTI的名譽(yù)教授。
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)組裝了蠕蟲(chóng)種子壁花的完整基因組，并對(duì)來(lái)自大腸桿菌和47種其他大麥植物的9000多個(gè)表達(dá)基因進(jìn)行了測(cè)序。該結(jié)果為鑒定編碼參與烯醇內(nèi)酯生物合成的酶的基因提供了依據(jù)。例如，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種潛在的方法，讓黑麥草物種將基本的預(yù)內(nèi)酯和洋地黃苷修飾成八種結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的分子。
蘇珊斯特里克勒說(shuō)，為了進(jìn)一步利用豬鏈球菌作為模型，并將基因組與長(zhǎng)期讀取的數(shù)據(jù)和Hi-C支架相結(jié)合，這種方法可以提供比以前方法更連續(xù)的基因組。斯特里克勒是BTI計(jì)算生物學(xué)中心(BCBC)的主任，也是BTI的高級(jí)研究助理。
她說(shuō)：“高質(zhì)量的參考基因組使我們更容易找到感興趣的基因及其位置，在這種情況下，是用于內(nèi)酯生物合成的基因。”
該小組現(xiàn)在正在研究白屈菜的誘變，以便他們能夠找到烯醇內(nèi)酯的整個(gè)生物合成途徑。詹德說(shuō)：“最終，生物合成途徑的基本基因可以被插入細(xì)菌或酵母中，這些基因?qū)⒈挥糜谏a(chǎn)比目前可用的藥物更安全的治療心臟病和癌癥的藥物。
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