遗传发育所王国栋研究组发现非活性查尔酮异构酶促进啤酒花黄腐醇生物合成
2018/5/16 

2018年5月15日PNAS杂志在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组,美国北德州大学Richard Dixon研究组和美国麻省理工学院Jing-Ke Weng研究组合作题为“Noncatalytic chalcone isomerase-fold proteins in Humulus lupulus are auxiliary components in prenylated flavonoid biosynthesis”的研究论文。该论文发现并鉴定两个不具备催化活性的查尔酮异构酶(CHIL1和CHIL2)参与并调控啤酒花中黄腐醇的生物合成。


黄腐醇和脱甲基黄腐醇是啤酒花(Humulus lupulus L.)雌花腺毛特异产生的重要次生代谢产物,属于异戊烯基化查尔酮类化合物。这类化合物不但会影响啤酒的风味和品质,同时具有抗癌、抗氧化、调节人体代谢平衡等很重要的药理功效,是目前发现的功效最强的植物雌激素。在这项研究中,作者发现CHIL2能够与黄腐醇合成通路中上下游蛋白查尔酮合成酶(CHS)和膜定位的异戊烯基转移酶(PT)互作并提高它们的活性,形成的CHS/PT/CHIL2代谢复合体可以高效催化黄腐醇的生物合成;而HlCHIL1则能够结合黄腐醇代谢途径中柚皮素查尔酮和脱甲基黄腐醇等中间化合物,稳定这些化合物的开环结构,进而维持其生理活性。同时作者进一步发现CHIL2结合并提高CHS酶促活性的功能在所有的陆生植物中是保守,暗示其在植物从水生到陆生的演化过程中曾发挥着重要作用。


本研究同时证明利用酵母体系高效生产黄腐醇的可行性,已经申请/获得相关专利6项。这些工作为将来利用工业酵母为底盘生产啤酒花特异的萜酚类化合物,进而生产有益人体健康的“高附加值”啤酒奠定基础。


论文第一作者为王国栋研究组博士生班兆男,北德州大学教授Richard Dixon和王国栋研究员为共同通讯作者。此工作得到国家自然科学基金委和植物基因组学国家重点实验室相关经费的资助。

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