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檸檬苦素（Limonoids）是一類植物天然產(chǎn)物，其復(fù)雜化學(xué)已被廣泛研究了50多年。最著名的檸檬苦素，azadirachtin以對(duì)蜜蜂友善但具有很強(qiáng)的防蟲作用而聞名。眾所周知，其他一些檸檬苦素會(huì)增加柑橘類水果的苦味，還有一些如Nimbolide，正在被研究用于潛在的藥物抗癌用途。
然而，盡管有如此多的研究，但直到現(xiàn)在，植物如何才能開始制造這些有用的化學(xué)物質(zhì)仍是一個(gè)謎。
約翰·英因斯中心和斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了編碼這種高價(jià)值化學(xué)物質(zhì)的新基因。該團(tuán)隊(duì)利用基因組信息識(shí)別三種新酶，這些酶可以生成檸檬苦素類前體melianol，代表了檸檬苦素類生物合成的初始步驟。
由于檸檬苦素類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此很難化學(xué)合成這些天然產(chǎn)物。它們的來源目前僅限于可以從植物材料中提取的物質(zhì)。
了解melianol的制備方式為檸檬苦素類化合物的代謝工程打開了一扇門，其中新發(fā)現(xiàn)的基因可以在植物或微生物宿主中表達(dá)。這是走向檸檬苦素類藥物大規(guī)模生產(chǎn)和抗蟲作物發(fā)展的一步。
“如果能夠?qū)崿F(xiàn)這項(xiàng)工程，那么可以開發(fā)出對(duì)昆蟲具有抗性的農(nóng)作物，這可以減少對(duì)化學(xué)保護(hù)作物的依賴。此外，制藥行業(yè)可以使用大量有用的檸檬苦素，這可能會(huì)加快對(duì)檸檬苦素潛在的醫(yī)學(xué)用途的研究。”主要作者漢娜·霍奇森（Hannah Hodgson）解釋說。
“我們的下一步是找到將melianol轉(zhuǎn)化為檸檬苦素所需的其余酶。這將是一個(gè)挑戰(zhàn)，但我們認(rèn)為鑒定產(chǎn)生melianol所需的酶是一個(gè)很不錯(cuò)的開端。”她補(bǔ)充說。
檸檬苦素是由桃花心木（楝科）和柑橘（蕓香科）家族的植物產(chǎn)生的。
在這里，約翰·英因斯中心的研究小組對(duì)楝科熱帶樹Melia azedarach (Chinaberry)的酶進(jìn)行了探究。斯坦福大學(xué)的合作者發(fā)現(xiàn)并測試了柑橘屬植物（甜橙）的類似基因，該基因位于蕓香科中。斯坦福大學(xué)研究小組發(fā)現(xiàn)的三個(gè)基因也產(chǎn)生了melianol，這表明檸檬苦素生物合成的開始在這兩個(gè)不同的植物家族之間共享。