長期以來，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)生很難開出不傷害患者的有效劑量。
幾十年來，研究人員一直渴望找出植物是如何生物合成烯醇化酮的。這些知識可以幫助他們發(fā)現(xiàn)和開發(fā)更安全的藥物。不幸的是，烯醇內(nèi)酯最著名的植物來源——洋地黃和馬利筋——不適合實驗技術(shù)來鑒定產(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上的一項新研究中，由Boyce Thompson研究所的教師Georg揚德爾和伯爾尼大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院的研究助理tobiaszust領(lǐng)導(dǎo)的多機構(gòu)研究團隊表明，可以將唇魚(蠕蟲種子)作為模型物種來闡明這一信息。事實上，研究小組已經(jīng)確定了95種候選芥子堿，并且已經(jīng)開始使用這種植物來研究芥子堿的生物合成。
詹德說：“12種不同的植物產(chǎn)生芥子堿，但沒有人確切知道它們是如何制成的?！薄拔乙恢痹趯ふ易詈玫闹参飦硌芯窟@種方式，并定居在昆蟲種子壁花上?！闭驳逻€是康奈爾大學(xué)綜合植物科學(xué)學(xué)院的兼職教授。
他說，這個物種是一個很好的遺傳研究模式，因為它的生命周期短，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?！?
該團隊的研究基于艾倫倫威克在20世紀90年代所做的工作。他目前是BTI的名譽教授。
在這項研究中，研究團隊組裝了蠕蟲種子壁花的完整基因組，并對來自大腸桿菌和47種其他大麥植物的9000多個表達基因進行了測序。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，研究團隊發(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，為了進一步利用豬鏈球菌作為模型，并將基因組與長期讀取的數(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計算生物學(xué)中心(BCBC)的主任，也是BTI的高級研究助理。
她說：“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)酯的整個生物合成途徑。詹德說：“最終，生物合成途徑的基本基因可以被插入細菌或酵母中，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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