2023年2月4日，植物領域國際Top期刊Plant Physiology在線發(fā)表了家蠶基因組生物學國家重點實驗室桑樹研究團隊題為“Dehydrogenase MnGutB1 catalyzes 1-deoxynojirimycin biosynthesis in mulberry”的研究成果，該研究揭示了由脫氫酶MnGutB1參與催化的糖衍生DNJ生物合成分子機制，是桑樹DNJ合成機理解析的重大進展。
桑樹是我國重要的經濟林木，在栽桑養(yǎng)蠶之余，因其極為突出的藥效功能，是一種極為重要的傳統(tǒng)中藥材。與化學合成藥物相比，以1-脫氧野尻霉素（DNJ）為主效成分的桑樹來源中成藥在治療2型糖尿病時，表現(xiàn)出與主流化合藥相當?shù)寞熜?，同時緩解了化合藥帶來的副作用。桑樹是目前發(fā)現(xiàn)DNJ含量最高的植物，但桑樹來源的DNJ仍不足以滿足生產的需要。因此解析桑樹DNJ生物合成通路的分子機制，提高桑樹來源的DNJ含量，降低制藥成本，對治療2型糖尿病藥物的研發(fā)具有重要的意義。
該研究基于前期構建的桑樹代謝物分析平臺，首次在桑樹無菌苗中鑒定到了葡萄糖起源的DNJ生物合成前體ADM，并借助桑樹基因組數(shù)據(jù)庫建模工具挖掘并通過體外酶活，葉片基因沉默和毛狀根過表達等技術證明MnGutB1參與了桑樹DNJ的生物合成，是桑樹不同組織DNJ含量差異的重要決定因子。通過對生物合成中間體和下游產物的分析為桑樹DNJ生物合成提供了一個新的見解，即相對于賴氨酸衍生的桑樹DNJ合成通路假說，糖衍生DNJ的合成通路的證據(jù)更加具有科學性。同時這項研究為植物亞氨基糖的生物合成研究提供了一個良好的模型。
桑樹產業(yè)的“多元發(fā)展”不僅僅體現(xiàn)在生態(tài)功能上，同時也體現(xiàn)在食用、藥用、飼料用等多用途上。該研究成果為桑樹多元化的發(fā)展提供了扎實的理論支持，為培育高產DNJ桑樹品種提供了可行的方案。這不僅為桑樹組織來源的藥物生產提供高含量低成本原料，還有利于桑樹的深加工利用、高附加值桑葉茶以及桑葉粉等產品的開發(fā)，進一步提升產業(yè)“多元發(fā)展”的發(fā)展空間。
MnGutB1參與的糖衍生DNJ生物合成新機制
西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室楊震博士為論文的第一作者, 何寧佳教授為論文的通訊作者。
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