当前位置: 首页 » 资讯 » 新闻快报 » 使药物在家族中运行:药用植物化合物的进化

使药物在家族中运行:药用植物化合物的进化

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-07 08:56  浏览次数:0
摘 要:止痛药吗啡和可待因、癌症化疗药物长春花碱、流行的脑保健补充剂红景天苷和大量其他重要药物有什么共同点?它们都是在植物中通过
 止痛药吗啡和可待因、癌症化疗药物长春花碱、流行的脑保健补充剂红景天苷和大量其他重要药物有什么共同点?它们都是在植物中通过依赖于同一类酶(芳香族氨基酸脱羧酶)的过程产生的。植物对环境的物理反应能力有限,但它们却进化出了一系列令人惊叹的化学物质,这些化学物质使它们能够阻止害虫,吸引授粉者,并适应不断变化的环境条件。许多这样的分子在医学上也被证明是有用的,但是一个酶家族负责如此多对植物和人类都重要的不同分子是不寻常的。怀特黑德研究所(Whitehead Institute)成员、麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)生物学副教授、博士后研究员迈克尔•托伦斯•斯彭斯(Michael Torrens Spence)的最新研究深入探讨了aaad不同寻常的生殖能力背后的科学。
 
植物通过由酶链组成的生化途径产生有用的分子。每一种酶都充当一个装配工,从一个基本的构建块(如氨基酸)开始吸收一个分子,并按顺序进行生化修饰。在最后一种酶产生最终的天然产物之前,被改变的分子会一直传递下去。一旦一个感兴趣的分子的途径酶被鉴定出来,研究人员就可以将其相应的基因复制到像酵母和细菌这样的有机体中,这些有机体比原植物更容易大规模地产生这些分子。AAAD家族的酶在植物的特殊分子生产中起着守门人的作用,因为它们在许多酶装配线的开始运作;它们吸收各种氨基酸,这些分子在自然界中广泛存在,并引导它们进入不同的酶途径,产生只存在于植物中的独特分子。当AAAD进化为执行一种新的功能时,正如其进化史中经常发生的那样,装配线中的这种变化可以级联到新的生物化学途径的开发中,这些新的生物化学途径创造出新的自然产物,从而导致源于AAAD门控途径的药物的多样性。
 
由于AAADs在医学上重要分子的产生中起着重要作用,翁和托伦斯彭斯决定研究AAADs是如何变得如此多产的。在5月5日发表在PNAS杂志上的研究中,研究人员阐明了AAADs多样性的结构和功能基础。他们还展示了如何利用他们对酶的详细知识来设计新的酶途径,从植物中产生重要的感兴趣的分子。
 
“我们对这些酶的特性进行了非常深入的研究,这是一个很好的起点,可以用来操纵系统,并将其工程化,从而做一些新的事情。当你处理植物初级代谢和特殊代谢之间的酶时,这尤其令人兴奋;它可以应用于很多下游药物,”托伦斯彭斯说。
 
AAAD家族在相对较短的时间内从一种原始酶进化为一组不同的相关酶。当一种酶意外地被复制时,这种多样性就发生了,在复制之后,一个拷贝有进化的压力来维持相同的功能,而另一个拷贝突然有了自由的进化范围。如果多余的酶发生突变,做一些对生物体有用的新的事情,从那时起,这两种酶,以其独特的作用,很可能会得到维持。在aaad的例子中,这一过程发生了很多次,导致大量的酶看起来几乎完全相同,但却可以做非常不同的事情。
 
为了解释AAAD多样化的成功率,研究人员仔细观察了AAAD家族中的四种不同作用的酶,发现了它们的组成和三维形状以及各自的晶体结构。晶体结构使研究人员能够看到这些分子机器如何容纳和修改特定的分子;这意味着他们可以理解为什么一些aaad启动特定的分子生产线,而其他aaad启动替代生产线。接下来,研究人员利用遗传学和生物化学来确定酶之间的差异,以及微小的遗传变异是如何对酶的基本机制产生重大变化的。这一详细的分析解释了,除其他外,从aaad进化而来的一部分酶,芳香乙醛合成酶(AASs),如何在分子上执行完全不同的作用,同时仍然如此类似于真正的aaad,以至于这两种酶常常被误解为对方。
 
 
[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  【使药物在家族中运行:药用植物化合物的进化】相关评论

 
推荐图文
推荐资讯
点击排行