武汉植物园成功解析野葛特有成分葛根素碳糖苷形成机制
2017/2/28 

  葛根对预防心血管以及老年性骨骼疏松等病症具有较强功效,为药食同源植物,其主要功效成分为葛根素,有意思的是葛根素只在野葛植物中合成,而在其它任何植物中均未检测到,这些资料说明野葛植物存在某种特殊的合成装置或机制促使了葛根素的形成。葛根素分子碳8位置有一个碳糖苷,是葛根素的药用基团,通常小分子药物的糖苷都是通过氧桥连接至药物分子骨架,但葛根素分子的糖苷却直接通过C-C连接方式连接至其骨架之上,这种特殊的合成方式使得葛根素分子具备了独特的药用价值。因此,葛根素分子碳糖苷如何形成激起了广大科学家的研究兴趣,也一直是一个困扰科学家们的神秘科学问题。 

  为揭开葛根素分子碳糖苷如何形成的神秘面纱,中国科学院武汉植物园工作人员王欣与李长福在章焰生研究员的指导下开展了这方面的研究工作。通过常规植物化学技术,他们首先明确了葛根素分子的合成场所主要是在野葛植物的根部细胞,并在根部细胞中长期储存;利用高通量RNA测序技术,该研究团队从野葛植物中共分离100多种糖基转移酶基因,并借助荧光定量PCR分析手段,发现了其中有22种糖基转移酶基因在野葛植物的根中特异合成;围绕上述22种糖基转移酶基因,利用生物化学以及分子生物学研究手段,他们成功地发现了其中一种命名为PlUGT43 的基因控制了葛根素分子碳糖苷的形成,PlUGT43 基因目前只在野葛植物中检测到,而搜索其它豆科植物均未发现有任何的PlUGT43的同源基因,这也许可以解释了为什么葛根素只在野葛植物中合成的原因。有意思的是该研究团队将PlUGT43 基因转入豆科作物大豆中,最终发现转基因大豆也具备了合成葛根素的能力。随着合成生物学技术的发展以及PlUGT43 基因的发现,相信不久的未来人工体外生物合成制备葛根素将成为可能。 

  该项研究受到了国家自然科学基金项目的支持,相关成果已在国际植物学杂志Plant Journal上进行了发表。   

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 图:PlUGT43 催化了葛根素碳糖苷基团的形成