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研究人员发现了批量生产有益植物化合物的关键

普渡大学的科学家们已经发现植物的转变会导致萜类化合物的产生,萜类化合物在植物生理学中起着重要作用,并被人类用于从香水和调味品到生物燃料和药物等各个领域。萜类化合物可用于开发营养补充剂,天然杀虫剂和治疗疟疾和癌症的药物。化疗药物紫杉醇,用于治疗乳腺癌,卵巢癌,肺癌,膀胱癌和前列腺癌,来源于萜类化合物。但是植物通常会使它们的数量很少,因此将它们用于此类用途是不切实际的。

纳达利亚·杜达雷娃的自然植物杂志,普渡大学生物化学系的杰出教授,普渡大学植物生物学研究中心的研究员,最近Dudareva实验室的博士毕业生劳拉·亨利以及普渡大学和索尔克研究所的同事们报道了这些发现。对于生物学研究,通过调节用于萜类化合物生产的单磷酸盐池来解释植物如何控制代谢途径。科学家们早先已经确定了植物如何开启萜类化合物生产,但对“开”和“关”开关的理解对萜类化合物产量至关重要。他们还发现了通过植物萜类代谢途径的通量的隐藏约束。

“这是重要的基础知识,为萜类代谢途径的工程开辟了新的目标,”Dudareva说。“植物已经产生了这些化合物,但数量很少。可能需要数百或数千种植物才能获得足够的化合物用于制药产品。这将导致更快,更有效的方式获得足量的这些产品。“异戊烯基磷酸激酶(IPK)将单磷酸盐池转化为二磷酸盐,其可通过下游过程转化为萜烯。Dudareva及其同事确定,两种Nudix酶负责去磷酸化 - 去除磷酸基团,将可用的二磷酸酯转回惰性单磷酸盐池。

“我们已经证明IPK和Nudix正在合作调节下游产品的形成,”亨利说,他现在是Heritage Research Group的分析化学家。“如果植物过多,这些产品中的一些可能对植物有毒。这就是植物如何调节其产量。”

Dudareva的实验室正在研究设计植物代谢途径以增加萜类化合物生产的方法。“可能是我们有一些天然不在植物中的化合物,但我们可以在其中加入一种感兴趣的基因来制造我们想要的化合物或显着增加它们的产量,”Dudareva说。

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