紫錐菊是一種原產(chǎn)于北美洲的藥用植物，最初被北美大平原地區(qū)的印第安人用來治療蛇咬傷、咳嗽和感冒等。在歐洲人踏上新大陸之前，紫錐菊已經(jīng)有了四百多年的藥用歷史，后來引入歐洲并沿用至今。目前，紫錐菊已成為歐美地區(qū)使用最為廣泛的藥用植物之一。現(xiàn)代科學(xué)研究結(jié)果表明紫錐菊具有免疫調(diào)節(jié)作用，能夠縮短感冒周期。

菊苣酸是紫錐菊的主要成分，含量最高達(dá)干重的4%。近年來多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)菊苣酸具多種生物活性，如抑制HIV整合酶、抗炎、抗氧化、抗病毒、抑制肥胖、抗腫瘤等。

菊苣酸的生物合成途徑

為了探究菊苣酸的生物合成途徑，為后續(xù)合成生物學(xué)等研究奠定基礎(chǔ)，研究人員結(jié)合傳統(tǒng)生物化學(xué)方法及現(xiàn)代植物分子生物學(xué)研究手段，首先成功建立了體外酶反應(yīng)體系，通過酶的分離和純化，結(jié)合蛋白質(zhì)譜，篩選了候選結(jié)構(gòu)基因。其次，通過分子克隆，異源表達(dá)，體外酶活驗(yàn)證，體內(nèi)過表達(dá)及沉默驗(yàn)證等方式，對(duì)候選基因功能進(jìn)行了確認(rèn)，在此過程中對(duì)酶的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了研究。最后，成功解析了紫錐菊中菊苣酸的生物合成途徑，并在煙草中成功實(shí)現(xiàn)了異源構(gòu)建。

菊苣酸的生物合成涉及了植物中已知的兩大家族酰基轉(zhuǎn)移酶BAHD和SCPL。在胞質(zhì)中，兩個(gè)BAHD家族成員EpHTT和EpHQT分別催化咖啡酰輔酶A和酒石酸及奎寧酸反應(yīng)生成咖啡酰酒石酸及綠原酸，兩個(gè)產(chǎn)物進(jìn)入液泡中后，被SCPL家族成員EpCAS催化，生成菊苣酸和奎寧酸。已經(jīng)鑒定功能的SCPL類?；D(zhuǎn)移酶主要采用1-O-β-葡萄糖苷作為酰基供體，而EpCAS?；w變?yōu)榱司G原酸，這一發(fā)現(xiàn)改變了對(duì)于SCPL家族?；D(zhuǎn)移酶的認(rèn)知。與此同時(shí)，通過與部分已知能夠合成菊苣酸的物種比較，研究人員發(fā)現(xiàn)這個(gè)新鑒定的菊苣酸合成途徑是在紫錐菊中特有的，這表明菊苣酸合成途徑在不同物種中可能產(chǎn)生了趨同進(jìn)化。

該研究是藥用植物研究領(lǐng)域的重要進(jìn)展，為藥用成分生物合成途徑解析提供了新的研究思路。三位審稿人對(duì)本工作都給予較高評(píng)價(jià)。其中有審稿人特別指出：“該研究表明，相對(duì)于當(dāng)前依賴于基因組解析和共表達(dá)分析的常規(guī)思路，扎實(shí)的生化和酶研究技術(shù)仍然是在非模式植物中發(fā)現(xiàn)原創(chuàng)性化合物合成途徑的最重要方式。”