科學家發現非活性查爾酮異構酶促進啤酒花黃腐醇生物合成

5月15日，《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜誌在線發表中國科學院遺傳與發育生物學研究所王國棟研究組、美國北德州大學 Richard Dixon 研究組和美國麻省理工學院 Jing-Ke Weng 研究組合作的題為Noncatalytic chalcone isomerase-fold proteins inHumulus lupulusare auxiliary components in prenylated flavonoid biosynthesis的研究論文。該論文發現並鑒定兩個不具備催化活性的查爾酮異構酶（CHIL1和CHIL2）參與並調控啤酒花中黃腐醇的生物合成。

黃腐醇和脫甲基黃腐醇是啤酒花（Humulus lupulusL.）雌花腺毛特異產生的重要次生代謝產物，屬於異戊烯基化查爾酮類化合物。這類化合物不但會影響啤酒的風味和品質，同時具有抗癌、抗氧化、調節人體代謝平衡等很重要的藥理功效，是目前發現的功效最強的植物雌激素。在這項研究中，作者發現 CHIL2 能夠與黃腐醇合成通路中上下游蛋白查爾酮合成酶（CHS）和膜定位的異戊烯基轉移酶（PT）互作並提高它們的活性，形成的 CHS/PT/CHIL2 代謝複合體可以高效催化黃腐醇的生物合成；而 HlCHIL1 則能夠結合黃腐醇代謝途徑中柚皮素查爾酮和脫甲基黃腐醇等中間化合物，穩定這些化合物的開環結構，進而維持其生理活性。同時作者進一步發現 CHIL2 結合併提高 CHS 酶促活性的功能在所有的陸生植物中是保守的，暗示其在植物從水生到陸生的演化過程中曾發揮著重要作用。

該研究同時證明利用酵母體系高效生產黃腐醇的可行性，已經申請/獲得相關專利6項。這些工作為將來利用工業酵母為底盤生產啤酒花特異的萜酚類化合物，進而生產有益人體健康的「高附加值」啤酒奠定基礎。

論文第一作者為王國棟研究組博士生班兆男，北德州大學教授 Richard Dixon 和遺傳發育所研究員王國棟為共同通訊作者。此工作得到國家自然科學基金委和植物基因組學國家重點實驗室相關經費的資助。

圖：盛開雌花的啤酒花植物（A）和啤酒花特異的萜酚類化合物生物合成途徑（B）

來源：中國科學院遺傳與發育生物學研究所

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