長期以來人類利用植物獲得了多種藥用化合物。近日麻省理工學(xué)院的化學(xué)家們開發(fā)了一種新方法對植物進(jìn)行遺傳操作提高了植物變異產(chǎn)物的產(chǎn)量從而獲得了更多的藥用成分。

    研究人員在長春花中插入細(xì)菌基因，從而將鹵素例如氯或溴添加到植物自然生成的生物堿中去。許多的生物堿都具有藥用性，而鹵素則常常被添加到抗生素及其他藥物中增加藥物的效力或延長藥物作用時間。

    研究小組的主要目標(biāo)是針對一種稱為長春堿的生物堿，在臨床上長春堿常被用于治療多種癌癥如霍奇金氏淋巴瘤。研究小組的負(fù)責(zé)人OConnor希望以長春堿等藥物為支架對其進(jìn)行改造，以提高這些藥物的效力。

    “我們正在嘗試?yán)弥参锖铣蓹C(jī)制獲得自然產(chǎn)物的各種不同迭代物，”O(jiān)Connor說：“通過改變自然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，我們有可能獲得不同的或增強(qiáng)的生物及藥理活性?！?/P>

    早在上世界90年代，科學(xué)家們就采用基因工程方法將新基因介導(dǎo)到植物中，從而研制出一種可生成Bt殺蟲劑的谷物。OConnor采用的是一種稱為代謝工程學(xué)的方法，這種方法并非僅是在植物中加入一種編碼新蛋白的基因，而是通過添加酶基因重塑植物自然合成信號，調(diào)整宿主生物體的一系列反應(yīng)構(gòu)建新分子，最終獲得多種產(chǎn)物。

    大部分代謝工程師都采用細(xì)菌作為宿主生物體，因?yàn)榧?xì)菌的基因相對易于操作。而OConnor則選用了植物作為宿主生物體。她認(rèn)為通過植物來揭示未知的植物合成信號無疑才是最合適的?！澳悴豢赡茉诩?xì)菌上重建完整的植物信號，無非你已經(jīng)獲得所有的基因，”O(jiān)Connor說。

    在從前的試驗(yàn)中，OConnor和她的學(xué)生們通過改變原料的方法誘導(dǎo)長春花根細(xì)胞產(chǎn)生了新的化合物。在新研究中，他們對細(xì)胞進(jìn)行了遺傳操作使其表達(dá)編碼酶的基因，將氯或溴添加到長春堿前體及其他生物堿中。

    “這兩個細(xì)菌新基因能自然生成鹵代化合物。而自然界中則少有植物能自身合成這種復(fù)合物，”O(jiān)Connor說：“在實(shí)驗(yàn)室有可能能合成鹵代生物堿，但這并不容易?！?/P>

    在生物堿生成過程中，植物會首先將一種氨基酸色氨酸轉(zhuǎn)化為色胺，再經(jīng)過十多次反應(yīng)后，植物就會生成數(shù)百種不同的終產(chǎn)物。研究人員利用一種細(xì)菌鹵化酶將一個氯（或溴）原子添加到色胺上。鹵素會在整個合成過程中都保留在分子中。

    在后續(xù)的工作中，研究人員希望能夠?qū)λ械拈L春花屬的植物進(jìn)行操作以獲得新的化合物。他們同時還在致力提高合成的總產(chǎn)率，因?yàn)槟壳昂铣傻漠a(chǎn)率比自然生物堿生成率還是低了近15倍。