普渡大学
普渡大学农业学院生物化学杰出教授娜塔莉亚·杜达瑞娃站在她的实验室里
杜达雷瓦带领一组研究人员绘制了在牛至和百里香中发现的抗癌化合物的生物合成路径，为潜在的药物用途打开了大门
信用:普渡农业通讯照片/汤姆·坎贝尔 百里香和牛至含有一种抗癌化合物，可以抑制肿瘤的发展，但是在番茄酱中加入更多的这种化合物并不足以获得显著的益处
释放这些植物能量的关键在于增加所产生的化合物的数量或合成用于药物开发的化合物
普渡大学的研究人员通过绘制该化合物的生物合成路径，实现了将该化合物用于制药的第一步，这是一种成分和所需步骤的分子配方
“这些植物含有重要的化合物，但含量非常低，提取量不够，”参与领导该项目的普渡大学农业学院生物化学特聘教授Natalia Dudareva说
“通过了解这些化合物是如何形成的，我们开辟了一条途径，可以用更高水平的化合物改造植物，或者在微生物中合成这些化合物，用于医疗用途
“现在对植物科学来说是一个惊人的时刻
我们有更快、更便宜的工具，可以提供更多的洞察力
这就像看细胞内部；几乎难以置信
" 麝香草酚、香芹酚和麝香草酚是百里香、牛至和其他唇形科植物中的风味化合物
它们还具有抗菌、抗炎、抗氧化和其他有益于人体健康的特性
杜达瑞娃说，百里苯二酚已被证明具有抗癌特性，尤其令人感兴趣，她也是普渡大学植物生物学中心的主任
该团队与来自德国马丁·路德大学哈雷-威登堡分校和密歇根州立大学的科学家合作，发现了胸腺素氢醌的整个生物合成途径，包括其前体麝香草酚和香芹酚的形成，以及这一过程中短暂的中间体化合物
她说，这些发现改变了以前对这类化合物形成的看法，这类化合物被称为酚或芳香单萜，在其他植物中只发现了少数生物合成途径
发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文详细介绍了这项工作
普渡大学博士后研究员潘辽在都达雷瓦实验室工作
廖是描述麝香草酚、香芹酚和对苯二酚生物合成的论文的第一作者；在一些草药中发现的具有药用特性的分子化合物
学分:普渡大学照片/汤姆·坎贝尔 “这些发现为在植物和其他生物中设计高价值化合物提供了新的目标，”该论文的第一作者之一、杜达雷瓦实验室博士后研究员潘辽说
“许多植物不仅含有药用特性，而且其中的化合物还被用作食品添加剂以及香水、化妆品和其他产品
" 现在这种途径已经为人所知，植物科学家可以培育出能产生更多有益化合物的品种，或者将其掺入微生物(如酵母)中进行生产
他说，后一种方法需要发酵过程来获得有价值的化合物，许多植物产品也是如此
发酵过程对食品和饮料、制药和生物燃料生产非常重要，普渡大学现在开设了发酵科学专业
利用RNA测序和相关性分析，该团队从植物组织样本中筛选了80，000多个基因，并确定了生产胸腺素氢醌所需的基因
基于对化合物结构的了解，并通过代谢图谱和生化测试，研究小组确定了生物合成途径
“在这个途径中形成的中间体并不像预测的那样，”廖说
“我们发现麝香草酚和香芹酚的芳香主链都是由γ-萜品烯通过P450单加氧酶与脱氢酶结合，通过两个不稳定的中间体形成的，而不是如所提出的对伞花烃
" 杜达雷瓦说，由于能够利用RNA测序进行高通量基因表达分析，现在发现了更多的途径
她说，这项研究的结果也将有助于其他植物物种的生物化学和植物科学研究
杜达雷瓦说:“我们作为科学家，总是在比较不同系统和植物中的路径。”
“我们总是在追求新的可能性
我们学得越多，就越能认识到可能是下一个突破的关键的相似之处和不同之处
"
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