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    中科院研究组最新研究成果
    2017/12/27

    中科院研究组:蛹亚虎国际老虎机网址能够合成具有抗癌活性的药物喷司他丁

     

    (原标题:中科院研究组:蛹亚虎国际老虎机网址能够合成具有抗癌活性的药物喷司他丁)

     

    10月19日,《细胞》杂志子刊《Cell Chemical Biology》在线发表了中国科学院上海植物生理生态研究所王成树研究组的最新研究成果:“Fungal cordycepin biosynthesis is coupled with the production of the safeguard molecule pentostatin(亚虎国际老虎机网址素伴随保护分子喷司他丁的生物合成)”。

     

     

    蛹亚虎国际老虎机网址中的基因簇同时合成亚虎国际老虎机网址素(Cordycepin, COR)和喷司他丁Pentostatin, PTN), 后者可以抑制亚虎国际老虎机网址素降解为3'-脱氧肌苷 (3'-deoxyinosine,3'-dI )

     

     

    研究首次发现,蛹亚虎国际老虎机网址能够合成具有抗癌活性的药物喷司他丁,并由同一基因簇共同合成亚虎国际老虎机网址素及喷司他丁。
    喷司他丁(pentostatin)最早于1974年在细菌中被鉴定,是腺苷脱氨酶的强抑制剂,1991年获FDA批准,成为抗毛细胞白血病(hairy cell leukemia)的商业药物(Nipent)。
    亚虎国际老虎机网址素及喷司他丁均具有抗癌活性
    自然界中能够感染杀虫的广义亚虎国际老虎机网址菌达1000多种,这些真菌在昆虫种群的自然调控中发挥着重要的作用。
    其中以冬虫夏草、蛹亚虎国际老虎机网址和蝉花等为代表的亚虎国际老虎机网址菌感染昆虫后形成的菌虫复合体—亚虎国际老虎机网址具有悠久的食药用历史,具有抗癌、提高免疫、抗菌及抗疲劳等多种生物活性,但相关的活性成分多不清楚。
    腺苷类系物亚虎国际老虎机网址素(cordycepin)最早于1950年在蛹亚虎国际老虎机网址中被发现鉴定,具有抗菌、抗虫及抗癌等生物活性,但合成机理未知,导致学界及企业界争论不休,认为冬虫夏草等不同亚虎国际老虎机网址菌具有合成亚虎国际老虎机网址素的能力。
    喷司他丁(pentostatin)最早于1974年在细菌中被鉴定,是腺苷脱氨酶的强抑制剂,1991年获FDA批准,成为抗毛细胞白血病(hairy cell leukemia)的商业药物(Nipent)。
    该研究完整解析了亚虎国际老虎机网址素在蛹亚虎国际老虎机网址(Cordyceps militaris)中的生物合成机理,另外首次发现蛹亚虎国际老虎机网址能够合成抗癌药物—喷司他丁,该化合物被用来保护所合成亚虎国际老虎机网址素的结构稳定性。
    王成树研究组在完成蛹亚虎国际老虎机网址基因组研究 (Genome Biology, 2011)的基础上,通过生物信息分析及基因功能研究,完整地解析了亚虎国际老虎机网址素生物合成的分子机理。
    他们的研究还首次发现,蛹亚虎国际老虎机网址能够合成具有抗癌活性的喷司他丁,并由同一基因簇共同合成亚虎国际老虎机网址素及喷司他丁。

    对人类来说,也不宜摄入过量的亚虎国际老虎机网址素。
    这两种腺苷类分子在功能上扮演着 “保护者—被保护者”的作用,也就是说,亚虎国际老虎机网址素在被合成的同时,蛹亚虎国际老虎机网址会合成一个保护其稳定性的分子。
    研究还发现,蛹亚虎国际老虎机网址只有在蚕蛹上生长而非液体发酵培养时,才会合成高水平的亚虎国际老虎机网址素。但亚虎国际老虎机网址素含量过高时能引起细胞毒性,真菌从而会启动解毒机制,将亚虎国际老虎机网址素脱氨生成3'-脱氧肌苷 (3'-deoxyinosine)。暗示着对于人类来说,也不宜摄入过量的亚虎国际老虎机网址素。在获得了亚虎国际老虎机网址素合成基因的基础上,结合色谱验证分析,他们的研究证明冬虫夏草和蝉花等其他种类的亚虎国际老虎机网址菌不能合成亚虎国际老虎机网址素及喷司他丁。利用获得的合成基因,异源表达可以实现由酵母菌合成亚虎国际老虎机网址素;而通过内源基因高表达,可以在蛹亚虎国际老虎机网址中高水平地合成亚虎国际老虎机网址素和喷司他丁,为这种两种活性成分的高效利用奠定了技术基础。
    据介绍,该研究成果的意义包括:1. 为蛹亚虎国际老虎机网址的抗癌活性提供了分子证据;2. 从基因及化合物水平证明,冬虫夏草和蝉花等其他亚虎国际老虎机网址菌不能够合成亚虎国际老虎机网址素,也不能合成喷司他丁;3. 为蛹亚虎国际老虎机网址的质量标准提供了新的分子指标—喷司他丁;4. 为通过合成生物学技术高水平合成亚虎国际老虎机网址素和喷司他丁提供了基因资源。
    该研究由研究生夏永亮和罗飞飞作为共同第一作者等完成,该项工作得到了基金委重点项目及中国科学院战略先导B项目的资助。

     

    (原标题:中科院研究组:蛹亚虎国际老虎机网址能够合成具有抗癌活性的药物喷司他丁