素有“植物大熊貓”之稱的紅豆杉是我國(guó)一級(jí)珍稀瀕危保護(hù)植物，其生長(zhǎng)速度極慢，一般成樹(shù)需要幾十年甚至上百年，人工種植也非常不易。但這一樹(shù)種卻是全球知名抗癌藥物紫杉醇的提取來(lái)源。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所閆建斌團(tuán)隊(duì)近日牽頭發(fā)現(xiàn)紫杉醇生物合成途徑中關(guān)鍵的未知酶，設(shè)計(jì)并重構(gòu)了紫杉醇生物合成新路線，為開(kāi)發(fā)我國(guó)自主的紫杉醇提取生產(chǎn)技術(shù)提供重要抓手，從而為中國(guó)的紫杉醇綠色制造產(chǎn)業(yè)化鋪平道路。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間1月26日在國(guó)際期刊《科學(xué)》上發(fā)表。
??閆建斌研究員介紹，紫杉醇是一種結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜且獨(dú)特的四環(huán)二萜類天然產(chǎn)物，由紅豆杉中提取，在世界上被廣泛應(yīng)用于多種癌癥的臨床治療。在我國(guó)，紫杉醇原料藥主要依靠從人工種植的紅豆杉中提取紫杉醇前體分子——巴卡亭Ⅲ，再通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)合成修飾，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。但這高度依賴于珍稀而有限的紅豆杉資源，使得紫杉醇藥物生產(chǎn)成本高昂，還可能引發(fā)生態(tài)破壞和耕地占用等問(wèn)題。因此，如何提高紫杉醇的生物合成效率、開(kāi)發(fā)綠色可持續(xù)的新型生產(chǎn)策略，以替代天然提取，成為亟待解決的焦點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題。
??長(zhǎng)期以來(lái)，世界各國(guó)都在積極推動(dòng)紫杉醇相關(guān)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。特別是美國(guó)，自20世紀(jì)60年代開(kāi)始至今，一直主導(dǎo)著紫杉醇的科技前沿。當(dāng)前，最先進(jìn)的紫杉醇前體巴卡亭Ⅲ等的提取技術(shù)、核心的紅豆杉細(xì)胞生產(chǎn)技術(shù)和基因工程技術(shù)等，依然掌控在歐美制藥公司手中。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）組織國(guó)內(nèi)外多家單位，開(kāi)展了多年攻關(guān)。研究人員從58個(gè)關(guān)鍵候選基因中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵的蛋白酶。這種酶的發(fā)現(xiàn)與反應(yīng)機(jī)制的闡明，重塑了科學(xué)界對(duì)于紫杉醇內(nèi)部獨(dú)特結(jié)構(gòu)的分子反應(yīng)機(jī)制的理解。隨后，研究團(tuán)隊(duì)證明了巴卡亭Ⅲ分子可由9個(gè)核心基因合成，繪制出了巴卡亭Ⅲ的完整生物合成過(guò)程。
??以上發(fā)現(xiàn)突破了合成生物學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)紫杉醇綠色可持續(xù)生物制造的關(guān)鍵瓶頸，將為紫杉醇合成生物學(xué)制造提供關(guān)鍵基因。
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