四川大学刘建全团队揭示喜树碱生物合成通路的进化起源学术资讯

喜树碱是从喜树种分离出来的一种单萜吲哚生物碱，药理学试验证明，喜树碱可以通过与拓扑异构酶结合在抑制肿瘤细胞增殖中发挥功能。目前，喜树碱及其衍生物已经成为仅次于紫杉醇的第二种最重要的植物来源的抗癌剂，因此具有巨大的医用和经济价值。然而，目前尚不清楚喜树中如何进化出这种独特的生物合成途径。

2021年6月10日，四川大学刘建全教授团队在Nature Communications在线发表了一篇题为A chromosome-level Camptotheca acuminata genome assembly provides insights into the evolutionary origin of camptothecin biosynthesis的研究论文，通过染色体水平的喜树基因组组装，揭示了喜树碱生物合成的进化起源。

该研究报道了一个高质量的染色体水平的喜树染色体组，通过系统发育和全基因组重复分析，研究人员发现喜树经历了一个独立的全基因组复制事件，并且该过程衍生出许多与喜树碱生物合成相关的基因，如7-脱氧葡萄糖酸7-羟化酶（7-DLH）和断马钱子酸合酶（SLAS）等。

值得一提的是，该研究借助喜树高质量基因组序列和注释基因集鉴定了更多潜在参与喜树碱生物合成的候选基因和基因家族。基于同源性搜索和功能注释，该研究确定了编码6种色胺合成酶和18种吲哚生物碱生物合成途径酶的候选基因，并进一步确定了其基因家族的其他成员。该研究还表明，细胞色素P450（CYP450）酶家族基因在喜树碱的生物合成中起重要作用，这与其他植物的萜类合成路径一致。有趣的是，与长春花中的长春碱生物合成相比，喜树中的马钱苷酸甲基转移酶(LAMT)不能将马钱苷酸转化为马钱苷，而是由两个断马钱子酸合酶(SLASs)将其转化为断马钱子酸。这种差异与喜树中LAMT和SLAS的进化和功能差异有关。