麦冬Ophiopogon japonicus (L.f) Ker-GawL又名麦门冬、沿阶草，是百合科沿阶草属多年生草本植物，临床常作滋阴药使用，在《中国药典》中记载其药用部位为块根。传统认为麦冬具有养阴生津、润肺清心等功效，现代研究发现其具有保护心血管、抗炎抗氧化、降血糖以及抗肿瘤等药理作用。
浙麦冬为“浙八味”之一，是浙江省道地药材，被认为是麦冬药材中的质最优者。麦冬的主要有效药效成分有甾体皂苷、高异黄酮、麦冬多糖以及双环单萜化合物等。麦冬独有的龙脑苷（Bornenol-7-O-[β-D-apiofuranosyl-(1→6)]-β-D-glucopyranoside）即为双环单萜类化合物，是浙麦冬的一大优势药效成分，也被用作浙麦冬与其他地区麦冬的鉴别成分之一。龙脑苷由龙脑糖基化而成，冰片基焦磷酸合酶则是催化萜类前体物质合成龙脑的关键酶。虽然目前已经有多篇文献对麦冬中的化学成分进行分析鉴定与报道，但是麦冬中催化合成龙脑及其他萜类化合物形成的关键酶基因均未有报道。本研究对已报道浙麦冬的根和叶的转录组数据进行分析，从中筛选出了7个萜类合酶（terpene synthase，TPS）基因，命名为OjTPS1~OjTPS7，其中2个来自TPS-a亚家族，4个来自TPS-b亚家族，1个来自TPS-g亚家族。同时，研究构建了基于大肠杆菌工程菌的单萜和倍半萜合酶的快速鉴定系统。在大肠杆菌C41的基础上导入分别带有pIRS基因和SlNPPS基因的质粒，诱导发酵后发现具有橙花醇、香叶醇和金合欢醇，表明该工程菌底盘可以产生NPP、GPP和FPP三种底物。利用该系统对浙麦冬中7个萜类合酶进行功能鉴定，结果表明均具有单萜合酶活性，其中OjTPS3、OjTPS5和OjTPS6也同时具有倍半萜合酶功能。7个OjTPSs共计产生13个单萜和8个倍半萜类化合物。TPS-b家族的OjTPS1能产生少量龙脑，为浙麦冬中鉴定的首个冰片基焦磷酸合酶。同时鉴定出合成芳樟醇、柠檬烯、α-广藿香烯等多种单萜及倍半萜类化合物的萜类合酶基因，为进一步阐明浙麦冬中的优势成分龙脑苷及其他挥发油类成分的生物合成途径奠定了基础。
图1. 浙麦冬中7种萜类合酶产生的单萜和倍半萜化合物。蓝色和黑色的产物分别代表倍半萜和单萜。龙脑由OjTPS1生产。该文章发表在《中医药科学（英文）》（Science of Traditional Chinese Medicine）2024年第2卷第4期。该研究工作得到了国家自然科学基金(U23A20513)及中央本级重大增减支项目“名贵中药资源可持续利用能力建设”(2060302)的支持。Xu W, Ma Q, Chen T, Zhang H, Ma G, Mafu S, Guo J, Fan X, Cui G, Jin B. Functional characterization of seven terpene synthases from Ophiopogon japonicusvia engineered Escherichia coli. Sci Tradit Chin Med2024;2(4):312–318. doi: 10.1097/st9.0000000000000047
https://journals.lww.com/stcm/fulltext/2024/12000/functional_characterization_of_seven_terpene.7.aspx
点击阅读原文或扫描上方二维码可阅读下载完整文章
文章推荐 | 人工本草细胞：复方丹参酵母1.0
文章推荐 | 蒙药山沉香中促结香内生真菌的分离与鉴定
文章推荐 | 中医药理论及科学性
文章推荐 | 化学-酶法合成中药及药用植物中活性成分
高颜值免费 SCI 在线绘图(点击图片直达)
最全植物基因组数据库IMP (点击图片直达)
往期精品(点击图片直达文字对应教程)
机器学习
