黃連助力解析小檗堿型生物堿生物合成機制
黃連是一種珍貴的中藥材，其藥用價值在神農(nóng)本草經(jīng)和本草綱目中均有記載。研究表明，黃連中的藥用活性物質(zhì)主要是小檗堿、黃連堿、藥根堿、等原小檗堿類生物堿，并且這類物質(zhì)被報道在心血管、糖尿病和癌癥等的防治中具有重要作用。然而，由于基因組資源的限制，目前關(guān)于黃連地下根莖中豐富的原小檗堿型生物堿形成的進化機制尚不清楚。
2021年6月2日，湖北中醫(yī)藥大學聯(lián)合湖北省藥品監(jiān)督檢驗研究院等多家科研院所，在Nature Communications上在線發(fā)表了題為Analysis of the Coptis chinensis genome reveals the diversification of protoberberine-type alkaloids的研究論文，該研究發(fā)布了黃連高質(zhì)量染色體規(guī)模的基因組并解析了黃連中小檗堿型生物堿生物合成及多樣性形成的關(guān)鍵基因。
該研究組裝了一個高質(zhì)量的黃連染色體規(guī)模的基因組（總大小為 936.6 Mb），并且通過系統(tǒng)發(fā)育和比較基因組分析，揭示了黃連作為早期進化雙子葉植物中的關(guān)鍵譜系的系統(tǒng)發(fā)育位置。研究人員推測，在黃連進化過程中發(fā)生了一輪古全基因組加倍事件。這次古老的全基因組加倍事件在之前的研究中被忽視，突出了高質(zhì)量黃連基因組在與毛茛屬和其他真雙子葉植物的比較研究中的價值。
此外，該研究表征了參與黃連中小檗堿型生物堿生物合成的基因。該研究表明，局部基因組串聯(lián)重復(fù)有助于細胞色素 P450 (CYP) 719的毛茛屬進化枝特異性基因家族成員擴增。該研究指出，編碼參與小檗堿的 ( S )-canadine 合酶生物合成的關(guān)鍵 CYP719 基因的功能多功能性可能在黃連其他小檗堿相關(guān)生物堿的多樣化中起關(guān)鍵作用。總的來講，黃連基因組的發(fā)布為深入了解真雙子葉植物的進化提供了有利工具，并為毛茛屬植物的遺傳和應(yīng)用研究提供了有價值的模型基因組。
Evolution of CYP719 members in Coptis chinensis.
-
科技前沿
