New Phytol. | 西南大学廖志华教授团队鉴定到托品烷生物碱生物合成途径中两个全新功能的基因

莨菪碱及其消旋体阿托品都属于托品烷生物碱 （Tropane Alkaloids, TAs） ，作为抗胆碱药物广泛用于止咳平喘、麻醉镇痛和缓解帕金森症等。茄科药用植物是商业化生产TAs的唯一来源，但TAs在植物中含量很低，导致其供应不足价格高昂。采用代谢工程技术培育TAs含量高的药用植物或基于合成生物学技术生产TAs成为相关医药行业共同追求的重要目标，而实现这一目标的前提是鉴定TAs生物合成途径基因。国外科学家在天然产物权威期刊Natural Product Reports发表评论 (Humphrey & O'Hagan. Natural Product Reports. 2001) ，认为 TAs生物合成是一个世纪以来还没有解决的问题。

廖志华教授联合中国科学院昆明植物所黄胜雄研究员和浙江中医药大学开国银教授组成研究团队，提出由UGT和SCPL-AT构成的二酶催化体系可能承担海螺碱生物合成功能的假设，并采用多学科研究手段，从颠茄Atropa belladonna中分离鉴定了苯乳酸UDP-糖基转移酶UGT1 （催化苯乳酸和UDP-葡萄糖生成苯乳酰葡萄糖） 和海螺碱合成酶LS （催化托品和苯乳酰葡萄糖酯化缩合生成海螺碱） ，从而证实了上述假设并解析了TAs生物合成途径的两个未知的酶促反应。 UGT1和LS的发现和鉴定解决了海螺碱生物合成这一长期以来困扰科学家的难题，使得TAs生物合成途径中新增了两个全新功能的基因，同时为采用合成生物学技术生产TAs提供了重要的必需基因。

西南大学生命科学学院博士生 邱飞 为论文的第一作者， 廖志华 教授、 黄胜雄 研究员和 开国银 教授为该论文共同通讯作者。 西南大学为该成果的第一完成单位，团队已就UGT1和LS申报了相关发明专利。 廖志华教授团队长期从事植物天然产物合成生物学和代谢调控研究及产业化，近年来廖志华教授在《Molecular Plant》《Organic Letters》《Journal of Experimental Botany》《Phytochemistry》《Food Chemistry》等著名刊物以通讯作者发表了30余篇研究论文； 获得授权专利12份。