内容来源于本草基因组学研究团队
近日，本草基因组学研究团队/东北林业大学徐志超课题组受邀在天然产物研究领域国际顶级期刊Natural Product Reports在线发表题为“Structural diversity, evolutionary origin, and metabolic engineering of plant specialized benzylisoquinoline alkaloids”的综述论文（https://doi.org/10.1039/D4NP00029C）。该文章系统总结了植物中苄基异喹啉类生物碱类天然产物的结构、分类、分布、生物合成途径、关键酶催化机制、关键酶起源与进化和微生物异源合成等方面的研究进展，并讨论了代谢工程所面临的挑战及解决策略。
植物中苄基异喹啉生物碱的结构多样性、进化起源和代谢工程
苄基异喹啉生物碱（benzylisoquinoline alkaloids, BIAs）是一类由L-酪氨酸衍生的含有苄基异喹啉骨架的植物天然产物，主要存在于木兰类和早期分化的双子叶植物中。BIAs类化合物药理活性突出，如吗啡因（镇痛）、小檗碱（抗菌、降脂）、千金藤素（白细胞增生、抗冠状病毒）、青藤碱（抗风湿）等均已临床应用。近年来，本草基因组学研究团队以毛茛科黄连（Liu et al., Nature Communications, 2021）、罂粟科毛黄堇（Xu et al., Plant Journal, 2022）、防己科千金藤属（Leng et al., Nature Communications, 2024）、防己科北豆根（An et al., Advanced Science, 2024）等物种为研究对象，在BIAs的结构多样性、代谢合成、起源进化及抗病毒活性等方面取得进展。BIAs化合物立体构型复杂、结构多样、在植物中含量低、化学合成难度大等问题限制临床使用及新药开发，其代谢工程、绿色生物制造及分子育种等研究策略备受关注。
作者系统整理了已报道的BIAs化学结构、结构分类及骨架类型在特定植物谱系中的分布情况；系统梳理不同类型的BIAs生物合成途径，总结了已报道蛋白结构的关键酶NCS、OMT和BBE的催化机制；基于245个已报道的植物基因组，构建催化酶编码基因的系统演化关系，追溯关键酶基因家族的起源及进化，发现CYP450的种系特异性复制、扩张及功能分化驱动BIAs结构多样性的形成，为BIAs生物合成未知基因的鉴定提供新的思路；进一步地，总结了不同类型BIAs在微生物底盘中的代谢工程及合成生物学研究进展，提出了新的绿色合成研究策略，助力BIAs药物供应及新药发现，为BIAs来源植物的资源和可持续利用奠定基础。
东北林业大学在读博士田亚、孔令哲、李琪为论文共同第一作者，中国中医科学院青蒿素中心高冉冉博士、成都中医药大学陈士林院士、东北林业大学徐志超教授为论文共同通讯作者，中国中医科学院中药研究所孙伟研究员、大理大学段宝忠教授参与指导该论文。研究获国家重点研计划青年科学家项目、国家自然科学基金等项目支持。
Acta Materia Medica是一本由爱尔兰Compuscript出版社出版的金色开源(Gold open access)英文期刊(https://amm-journal.org/)，国际标准期刊号（ISSN）：2737-7946。该刊旨在快速报道国际药学领域的最新前沿成果，推动全球药学领域的知识共享，打造国际一流药学期刊和药学领域科学共同体建设平台。现有来自全球著名学术机构的55位学者担任编委，其中中国19人、美国22人、日本4人、丹麦2人、德国1人、英国3人、澳大利亚1人、新西兰1人、芬兰1人、匈牙利1人；近三分之一编委会成员入选全球前2%顶尖科学家榜单。
Acta Materia Medica 由上海中医药大学首席教授徐宏喜和美国哈佛大学医学院终身教授魏文毅担任共同主编，福建中医药大学李华教授担任执行主编。目前AMM期刊已被Scopus、CAS、DOAJ、OCLC、WorldCat、Primo Central (Ex Libris)、Google Scholar、Sherpa Romeo、CNKI Scholar、Summon Databases等国内外数据库收录。
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