Science發(fā)現(xiàn)植物最復(fù)雜基因簇

日期：2012-06-04 08:14:54

罌粟在我們的印象中就是毒品鴉片的主要原料，但這種植物也并非一無(wú)是處，最起碼在醫(yī)藥中應(yīng)用廣泛，而且它的種子是重要的食品產(chǎn)物，其中含有對(duì)健康有益的油脂。近期的一項(xiàng)研究更是證明這種植物具有迄今為止發(fā)現(xiàn)的植物界最復(fù)雜的基因簇，有助于藥用化合物那可汀(Narcotine）的研發(fā)。

這篇題為“A Papaver somniferum 10-Gene Cluster for Synthesis of the Anticancer Alkaloid Noscapine”的文章由來(lái)自約克大學(xué)和葛蘭素史克GSK的研究人員完成，發(fā)表在Science雜志上。

文章的通訊作者，約克大學(xué)新型農(nóng)產(chǎn)品中心主任Ian Graham教授表示，“我們驚訝的發(fā)現(xiàn)這種基因簇幾乎能編碼noscapine整個(gè)生物合成途徑，因此利用這項(xiàng)研究，我們就能獲得合成途徑的大綱，以及定義其中涉及的多個(gè)步驟，而這通常需要花費(fèi)幾年的時(shí)間?！?/SPAN>

罌粟是一種原產(chǎn)于地中海東部山區(qū)的植物，其乳汁也就是鴉片中含有多種多種生物堿、嗎啡(Morphine)、可待因(Codeine)與蒂巴因(Thebaine)，對(duì)中樞神經(jīng)有興奮、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)咳和催眠作用。

在這項(xiàng)研究中，研究人員最初發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生那可汀(Narcotine）的罌粟品種能表達(dá)許多其它不產(chǎn)生那可汀罌粟品種沒(méi)有的基因，因此他們分析了能產(chǎn)生那可汀和不能產(chǎn)生那可汀罌粟品種雜交上百代后，這些基因的遺傳模式。

結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)所有的這些基因在遺傳過(guò)程中都被放在一起，由此研究人員認(rèn)識(shí)到他們找到了一個(gè)復(fù)雜度令人難以置信的基因簇，然后他們通過(guò)克隆和DNA測(cè)序，確定了這個(gè)基因簇中基因的組成和分布。

幾十年來(lái)，那可汀作為一種適用于刺激性干咳病人服用的化學(xué)成分，具有咳嗽水中的抑制作用。近年來(lái)有研究報(bào)道這種成分具有抗癌活性，目前正在早期臨床進(jìn)行試驗(yàn)。那可汀也是兩百年前首個(gè)被發(fā)現(xiàn)化學(xué)特性的天然產(chǎn)物之一，但是至今，科學(xué)家們?nèi)匀徊磺宄@種化學(xué)成分合成過(guò)程中涉及的途徑和基因。

GSK澳大利亞鴉片組研發(fā)主任Tim Bowser說(shuō)，“這些基因被分成一個(gè)基因簇，說(shuō)明植物育種變得越來(lái)越快，越來(lái)越容易，GSK正利用這一發(fā)現(xiàn)研發(fā)高產(chǎn)量商業(yè)用途那可汀罌粟，希望能建立一條可靠的生產(chǎn)線。”

在2010年，加拿大研究人員破解了生成可待因和嗎啡的兩種罌粟基因，可待因和嗎啡均為臨床常用鎮(zhèn)痛藥。嗎啡久用容易產(chǎn)生依賴性，可待因不易產(chǎn)生這種副作用。人體注射可待因后，肝臟的一種酶能將可待因自然轉(zhuǎn)化成嗎啡。

研究發(fā)現(xiàn)了生成可待因和嗎啡的兩種罌粟基因，將使利用微生物生產(chǎn)麻醉藥等重要藥物成為可能，有望利用經(jīng)過(guò)基因工程改造的植物生產(chǎn)可待因。

同樣最新這項(xiàng)有關(guān)罌粟那可汀生物合成途徑基因簇的發(fā)現(xiàn)，也將為相關(guān)藥物的生產(chǎn)帶來(lái)新的希望，也將有助于科學(xué)家們?cè)缛照业剿幬锍砂a相關(guān)的分子機(jī)制。