近日，我校北京中醫(yī)藥研究院中藥現(xiàn)代研究中心團(tuán)隊(duì)圍繞名貴瀕危中藥材沉香藥效物質(zhì)形成機(jī)制方面的研究論文“Characterization of an α-ketoglutarate-dependent oxygenase involved in converting 2-(2-phenylethyl)chromones into 2-styrylchromones in agarwood”在植物領(lǐng)域知名期刊The Plant Journal（中科院1區(qū)TOP期刊）發(fā)表。論文首次報(bào)道了沉香中特征性藥效物質(zhì)苯乙基色酮類似物—苯乙烯色酮—的形成機(jī)制。
沉香是瑞香科沉香屬（Aquilaria）及擬沉香屬（Gyrinops）植物在受到外界傷害刺激后，緩慢形成的含樹脂木材。沉香為名貴中藥材和香料，具有行氣止痛、溫中止嘔、納氣平喘的功效，名列 “沉檀龍麝”四大名香之首，高品質(zhì)沉香資源緊缺，價(jià)格昂貴。目前，野生白木香種群因掠奪式采伐已瀕臨枯竭，人工種植并誘導(dǎo)其結(jié)香是我國當(dāng)前沉香生產(chǎn)的主要途徑，但由于沉香形成的分子機(jī)制不明，良種選育及高效人工誘導(dǎo)結(jié)香技術(shù)開發(fā)難以突破。因此，深度解析沉香形成的分子機(jī)制，實(shí)現(xiàn)結(jié)香過程的人為干預(yù)與調(diào)控，是實(shí)現(xiàn)沉香相關(guān)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
沉香的形成實(shí)質(zhì)上是防御性次生代謝產(chǎn)物苯乙基色酮類和倍半萜類成分的合成與積累，解析這些防御性代謝產(chǎn)物的形成機(jī)制將為闡明沉香結(jié)香的分子機(jī)制提供突破。中藥現(xiàn)代研究中心團(tuán)隊(duì)前期成功揭示了沉香特征性藥效及香味物質(zhì)苯乙基色酮生物合成關(guān)鍵酶PECPS及其催化機(jī)制（Nat. Commun., 2022, 13, 348），并鑒定出多個(gè)參與苯乙基色酮結(jié)構(gòu)多樣性修飾的O-甲基轉(zhuǎn)移酶（J. Agr. Food. Chem., 2024, 72, 13297-13307）。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)利用前期構(gòu)建的高效的白木香懸浮細(xì)胞轉(zhuǎn)化體系，揭示沉香中苯乙基色酮類似物苯乙烯色酮的生物合成途徑，并成功鑒定其生物合成關(guān)鍵催化酶As2OG1；進(jìn)一步通過煙草瞬時(shí)表達(dá)與白木香懸浮細(xì)胞過表達(dá)實(shí)驗(yàn)，證明As2OG1在植物體內(nèi)參與苯乙烯色酮的生物合成。最后，結(jié)合分子對(duì)接模擬、氨基酸定點(diǎn)突變、酶催化特性分析等方法，解析了As2OG1活性口袋與關(guān)鍵殘基，揭示了As2OG1催化脫氫的可能機(jī)制。該研究成果為高效異源合成結(jié)構(gòu)多樣的苯乙基色酮類化合物提供重要基因元件，并為揭示沉香形成的分子機(jī)制提供重要參考。
北京中醫(yī)藥大學(xué)博士研究生張明亮為第一作者，北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥現(xiàn)代研究中心史社坡研究員和北京大學(xué)屠鵬飛教授為該文的共同通訊作者。研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No. 2023YFA0914100/2023YFA0914103）和國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（No. 81773842）以及2023年北京中醫(yī)藥大學(xué)研究生自主科研課題（No. 90011461220360）等項(xiàng)目的資助。
