近日，上海辰山植物園（中國科學院上海辰山植物(wù)科學研究中心）趙清課題組

　　對(duì)黃(huáng)芩甲氧基黃(huáng)酮代謝合成的(de)研究取得(de)重要進展，相關成果以上海辰山植物園爲第一單位在線發表于Plant Biotechnology Journal上。

　　黃(huáng)酮的(de)氧位甲基化(huà)是其基本骨架形成後的(de)重要修飾反應，也(yě)是黃(huáng)酮結構及功能多(duō)樣化(huà)的(de)重要原因。黃(huáng)酮的(de)氧位甲基化(huà)可(kě)改變一些基團的(de)化(huà)學活性，增加了(le)它的(de)親脂性，擴大(dà)了(le)其在細胞内的(de)分(fēn)布範圍，有利于其更好地和(hé)胞内膜結構結合從而發揮生物(wù)學活性。

　　黃(huáng)芩 (Scutellaria baicalensis) 是唇形科黃(huáng)芩屬多(duō)年生草(cǎo)本植物(wù)，它含有多(duō)樣的(de)甲氧基化(huà)黃(huáng)酮。研究者對(duì)黃(huáng)芩根進行了(le)代謝組學分(fēn)析，發現黃(huáng)芩中含有72種黃(huáng)酮化(huà)合物(wù)，其中甲基化(huà)黃(huáng)酮占據一半以上（43種）。并将常見的(de)甲氧基黃(huáng)酮化(huà)合物(wù)：黃(huáng)芩黃(huáng)酮I和(hé)韌黃(huáng)芩素I進行癌細胞凋亡實驗，發現相對(duì)于黃(huáng)芩素，黃(huáng)芩黃(huáng)酮I和(hé)韌黃(huáng)芩素I對(duì)肝癌及肺癌細胞有更強的(de)抗性，同時(shí)對(duì)健康細胞沒有毒副作用(yòng)。

　　進一步在黃(huáng)芩中發現了(le)兩個(gè)氧位甲基轉移酶（OMT）家族（I類和(hé)II類）參與黃(huáng)芩根中甲氧基黃(huáng)酮的(de)生物(wù)合成。其中II類OMT家族中，根特異表達的(de)SbPFOMT2 和(hé) SbPFOMT5負責裝飾黃(huáng)酮上兩個(gè)相鄰羟基之一，将 C6、8 和(hé) 3'-羟基甲基化(huà)，分(fēn)别形成千層紙素、韌黃(huáng)芩素II和(hé) 金聖草(cǎo)黃(huáng)素；而地上部分(fēn)表達的(de)SbPFOMT1隻負責甲基化(huà)咖啡酰COA，參與木(mù)質素合成。I類 OMT家族的(de)SbFOMT3、SbFOMT5 和(hé) SbFOMT6 主要負責黃(huáng)酮的(de)C7-甲氧基化(huà)。其中最爲較特殊的(de)是SbFOMT5，它能甲基化(huà)黃(huáng)芩素中的(de)C5、C6和(hé)C7 -羟基。研究者進一步做(zuò)了(le)蛋白建模實驗，發現了(le)SbFOMT5活性多(duō)樣的(de)原因是其核心區(qū)較大(dà)的(de)疏水(shuǐ)腔，能容納黃(huáng)酮分(fēn)子的(de)移動，并進一步通(tōng)過點突變實驗驗證了(le)該結論。

　　在掌握了(le)上述兩類OMT特性的(de)基礎上，研究者在酵母共表達 SbPFOMT5 和(hé) SbFOMT6，并添加相應羟基黃(huáng)酮，該酵母生産出了(le)黃(huáng)芩黃(huáng)酮 I。 而共表達SbPFOMT5 和(hé)SbFOMT5的(de)酵母發酵産生了(le)韌黃(huáng)芩素I。這(zhè)項工作表明(míng)兩個(gè) OMT 家族均參與了(le)黃(huáng)芩中甲氧基化(huà)黃(huáng)酮的(de)生物(wù)合成。

　　本文通(tōng)過實驗證明(míng)甲基化(huà)可(kě)以顯著提高(gāo)黃(huáng)酮抑制癌細胞生長(cháng)的(de)活性，顯著降低其IC50值，且對(duì)正常細胞沒有毒性。同時(shí)尋找到了(le)負責甲基化(huà)這(zhè)些黃(huáng)酮的(de)酶，爲後續合成生物(wù)學的(de)研究奠定基礎。   

　　該研究成果以題爲“Two types of O-methyltransferase are involved in biosynthesis of anticancer methoxylated 4´-deoxyflavones in Scutellaria baicalensis Georgi”，發表在國際知名期刊Plant Biotechnology Journal (IF=9.803)。科研助理(lǐ)崔孟穎爲第一作者，青年研究組長(cháng)趙清爲通(tōng)訊作者。英國John Innes Centre的(de)Cathie Martin教授，辰山中心的(de)陳曉亞、胡永紅及楊俊研究員(yuán)參與了(le)該工作。研究得(de)到科技部國家重點研發計劃，國家自然科學基金委，上海市綠化(huà)與市容管理(lǐ)局辰山專項的(de)資助。

　　文章(zhāng)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13700

　　供稿：崔孟穎