莨菪醛脫氫酶

2021年3月2日，西南大學廖志華教授團隊和中國科學院昆明植物所黃勝雄研究員團隊，採用多學科研究方法，發現鑑定了莨菪醛脫氫酶（hyoscyamine dehydrogenase，HDH），該酶又名莨菪醛還原酶（hyoscyamine aldehyde reductase，HAR）。HDH的發現標誌著藥用TAs生物合成途徑的完整解析，終結了國外科學家一個世紀以來沒有解決的問題。研究成果發表在國際著名學術期刊《美國化學學會·催化》。

基本介紹

• 中文名：莨菪醛脫氫酶
• 外文名：hyoscyamine dehydrogenase，HDH
• 別名：莨菪醛還原酶（hyoscyamine aldehyde reductase，HAR）
• 發現者：廖志華教授團隊和黃勝雄研究員團隊
• 文獻來源：《美國化學學會·催化》
• 發現時間：2021年3月2日

研究簡史

2021年3月2日，西南大學廖志華教授團隊和中國科學院昆明植物所黃勝雄研究員團隊，採用多學科研究方法，發現鑑定了莨菪醛脫氫酶（hyoscyamine dehydrogenase，HDH），該酶又名莨菪醛還原酶（hyoscyamine aldehyde reductase，HAR）。HDH的發現標誌著藥用TAs生物合成途徑的完整解析，終結了國外科學家一個世紀以來沒有解決的問題。

莨菪醛脫氫酶

經過長期研究，廖志華團隊聯合中國科學院昆明植物所黃勝雄團隊發現了莨菪鹼脫氫酶，該酶能夠利用底物合成莨菪鹼；對莨菪鹼脫氫酶合成莨菪鹼的催化機制進行了深入研究；並進一步利用莨菪鹼脫氫酶大幅度提高了藥材中莨菪鹼產量，從而有效降低莨菪鹼生產成本，在抗膽鹼基本藥物莨菪鹼合成生物學研究領域取得新進展，並揭示其合成莨菪鹼的催化機制，並利用其提高了藥用植物顛茄中莨菪鹼產量。相關研究成果發表在國際著名學術期刊《美國化學學會·催化》。

據論文通訊作者、西南大學生命科學學院教授廖志華介紹，茄科藥用植物是商業化生產莨菪鹼的唯一來源，其在植物中含量很低，導致莨菪鹼產量十分有限而市場價格很高，對需要莨菪鹼及其相關藥物治療的病人形成較重負擔。由於化學合成莨菪鹼成本太高而不具有商業開發價值，因此採用生物製造方法降低莨菪鹼生產成本就成為合成生物學領域科學家關注的重要問題。

發現背景

莨菪鹼（hyoscyamine）及其消旋體阿托品（atropine）和其衍生物東莨菪鹼（scopolamine）均屬於托品烷生物鹼（Tropane Alkaloids，TAs），為抗膽鹼臨床基本藥物。茄科藥用植物是商業化生產TAs的唯一來源，但TAs在植物中含量很低，導致其價格高昂。採用代謝工程技術培育TAs含量高的藥用植物或基於合成生物學技術生產TAs成為相關醫藥行業共同追求的重要目標，而實現這一目標的前提是鑑定TAs生物合成途徑基因。國外科學家曾在著名期刊《Natural Product Reports》（天然產物報告）發表題為《Tropane alkaloid biosynthesis. A century old problem unresolved》的評論（Humphrey & O’Hagan. Natural Product Reports. 2001），認為TAs生物合成是一個世紀以來還沒有解決的問題。