蛹蟲草在柞蠶上的生長(zhǎng)形態(tài)。
記者沈則瑾報(bào)道：近日，《細(xì)胞生物化學(xué)》在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海植物生理生態(tài)研究所王成樹研究組的最新研究成果：蟲草素伴隨保護(hù)分子噴司他丁的生物合成。該研究完整解析了蟲草素在蛹蟲草中的生物合成機(jī)理，并首次發(fā)現(xiàn)蛹蟲草能夠合成抗癌藥物——噴司他丁，該化合物被用來(lái)保護(hù)所合成蟲草素的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
自然界中，能夠感染殺蟲的廣義蟲草菌有1000多種，它們?cè)诶ハx種群的自然調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。其中，以冬蟲夏草、蛹蟲草和蟬花等為代表的蟲草具有悠久的食藥用歷史，具有抗癌、提高免疫力、抗菌及抗疲勞等多種生物活性。然而長(zhǎng)久以來(lái)，其相關(guān)活性成分多數(shù)并未研究清楚。
其中，腺苷類系物蟲草素最早于1950年在蛹蟲草中被發(fā)現(xiàn)鑒定，具有抗菌、抗蟲及抗癌等生物活性，但合成機(jī)理未知。噴司他丁則最早于1974年在細(xì)菌中被鑒定，是腺苷脫氨酶的強(qiáng)抑制劑，1991年獲美國(guó)食品藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)，成為抗毛細(xì)胞白血病的商業(yè)藥物。
王成樹研究組在完成蛹蟲草基因組研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)生物信息分析及基因功能研究，完整解析了蟲草素生物合成的分子機(jī)理，并首次發(fā)現(xiàn)，蛹蟲草能夠由同一基因簇共同合成蟲草素及噴司他丁。這兩種腺苷類分子在功能上扮演著“保護(hù)者—被保護(hù)者”的作用，也就是說(shuō)，蟲草素在被合成的同時(shí)，蛹蟲草會(huì)合成一個(gè)保護(hù)其穩(wěn)定性的分子。
此外，研究組還發(fā)現(xiàn)，蛹蟲草只有在蠶蛹上生長(zhǎng)時(shí)，才會(huì)合成高水平的蟲草素。但蟲草素含量過(guò)高時(shí)，能引起細(xì)胞毒性，真菌會(huì)相應(yīng)啟動(dòng)解毒機(jī)制。這暗示著對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，也不易攝入過(guò)量的蟲草素。
在此基礎(chǔ)上，他們結(jié)合色譜驗(yàn)證分析研究證明，冬蟲夏草和蟬花等其他種類的蟲草菌不能合成蟲草素及噴司他丁。但利用獲得的合成基因，異源表達(dá)可以實(shí)現(xiàn)由酵母菌合成蟲草素，并在蛹蟲草中高水平地合成蟲草素和噴司他丁，為這兩種活性成分的高效利用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
據(jù)悉，該研究成果為蛹蟲草的抗癌活性提供了分子證據(jù)，并證明了冬蟲夏草等其他蟲草菌不能合成蟲草素，也不能合成噴司他丁，這為以生物學(xué)技術(shù)高水平合成蟲草素和噴司他丁提供了基因資源。
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