JIPB |​浙江中医药大学开国银课题组揭示短小蛇根草OpNAC1转录因子靶向OpLAMT1调控抗癌药物喜树碱生物合成的分子机制

喜树碱是最初从木本植物喜树中分离获得的一种天然抗癌生物碱。目前，人们对喜树碱生物合成途径及转录调控机制知之甚少。茜草科草本植物短小蛇根草为我国民间中草药，全株含有喜树碱，已成为研究喜树碱生物合成和转录调控的模式植物。

JIPB近日在线发表了浙江中医药大学开国银教授课题组题为“OpNAC1 transcription factor regulates the biosynthesis of the anticancer drug camptothecin by targeting loganic acid O-methyltransferase in Ophiorrhiza pumila”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.‍13377）。该研究报道了短小蛇根草高质量参考基因组，鉴定了马钱子酸-O-甲基转移酶（OpLAMT1）参与喜树碱生物合成，阐明了OpNAC1转录因子通过靶向OpLAMT1调控喜树碱生物合成的分子机制。

开国银课题组研究发现喜树碱在短小蛇根草的根中积累量高于茎和叶（图1A，B）；通过基因组测序和组装获得了约为456.90 Mb的高质量参考基因组（图1C）；转录组分析发现喜树碱生物合成功能基因在根中优势表达（图1D）。体外酶催化实验表明OpLAMT1而非OpLAMT2可以将马钱子酸转化为马钱子苷，并鉴定出OpLAMT1蛋白中4个关键的催化位点（图1E，F）；OpLAMT1基因敲除毛状根株系中，喜树碱完全检测不到（图1G）。通过共表达分析筛选获得了OpNAC1转录因子（图1H）；其过表达可显著降低喜树碱生物合成（图1I）；体外生化实验表明OpNAC1可以与自身发生互作，结合并抑制OpLAMT1基因的表达（图1J）。因此，该研究阐明了OpNAC1转录因子负调控喜树碱生物合成的分子机制。

开国银教授课题组近年来在药用植物短小蛇根草功能基因鉴定及代谢工程等研究中取得了一系列进展，明确异胡豆苷是短小蛇根草中喜树碱生物合成的代谢中间体（Yang et al., 2021）；揭示WRKY家族转录因子调控喜树碱生物合成的分子机制（Hao et al., 2021；Wang et al., 2022）。这篇论文进一步阐释了OpNAC1转录因子通过OpLAMT1调控喜树碱生物合成的分子机制。

浙江中医药大学副研究员郝小龙博士、已毕业联培博士生王灿、副教授周伟博士和博士生阮清妍为论文共同第一作者，开国银教授为通讯作者。研究得到了浙江省农业新品种选育重大科技专项课题及国家自然科学基金等项目的经费资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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