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記者29日從中國(guó)科學(xué)院昆明植物所獲悉，該所在植物藥可卡因的生物合成研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以封面文章形式發(fā)表在國(guó)際期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。

托品烷生物堿是一類具有吡咯環(huán)和哌啶環(huán)駢合而成的托品烷基本骨架的生物堿，其代表性成員莨菪堿和可卡因具有悠久的藥用歷史，而且是目前仍在臨床上廣泛應(yīng)用的重要天然藥物，由于其不可替代性被FDA批準(zhǔn)為口腔和鼻腔外科手術(shù)的局麻藥。

近年來，昆明植物研究所黃勝雄研究員帶領(lǐng)的天然產(chǎn)物生物合成及藥用植物資源攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期聚焦托品烷生物堿的生物合成研究，取得了一系列重要突破。今年，他們又從古柯科植物中鑒定了參與可卡因托品烷骨架構(gòu)建的相關(guān)聚酮合酶，并揭示了古柯科和茄科聚酮合酶獨(dú)立進(jìn)化但功能趨同的獨(dú)特現(xiàn)象。

可卡因合成路徑在煙草中從頭構(gòu)建示意圖。昆明植物研究所供圖

近期，研究團(tuán)隊(duì)綜合利用轉(zhuǎn)錄組分析、分子生物學(xué)以及有機(jī)化學(xué)合成等手段，解決了長(zhǎng)期遺留的可卡因托品烷骨架構(gòu)建的世紀(jì)難題，并在煙草中實(shí)現(xiàn)了可卡因合成路徑的從頭構(gòu)建。此項(xiàng)研究，鑒定了負(fù)責(zé)可卡因托品烷骨架構(gòu)建的氧化酶和甲基轉(zhuǎn)移酶相關(guān)物質(zhì)，明確了可卡因托品烷骨架的形成過程，糾正了長(zhǎng)期存在但不正確的MPOA先甲基化后再氧化的猜想，再次闡明了經(jīng)典托品酮化學(xué)全合成的仿生合成之美。

在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步利用體外酶促實(shí)驗(yàn)表征了相關(guān)氧化酶和甲基轉(zhuǎn)移酶的底物手性選擇性，解決了可卡因生物合成路徑中如何從消旋的MPOA生成手性托品烷骨架的疑惑，最終利用氧化酶CYP81AN15和甲基轉(zhuǎn)移酶MT4，以及四個(gè)已鑒定的功能酶在煙草中組建最簡(jiǎn)生物合成路徑。

關(guān)鍵詞： 生物合成 甲基轉(zhuǎn)移酶 昆明植物研究所 藥用植物資源