马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的研究人员揭示了紫杉醇在红豆杉植物中的生物合成途径，紫杉醇是一种用于癌症治疗的化疗药物。这一发现可能有助于生产这种非常复杂的分子，目前这种分子的生产需要付出巨大的努力和高昂的成本。

各种形式的癌症仍然是最常见的疾病之一，而且很难治疗。现代癌症治疗的一部分是使用有毒化学物质(称为化疗药物)来杀死肿瘤。不幸的是，这些化学品通常非常复杂，难以获得，因此价格昂贵。非常成功的化疗药物紫杉醇被命名为紫杉醇。它是一种从红豆杉树中提取的天然植物疗法。

由于需要提取10,000公斤红豆杉针才能获得2克剂量来治疗单个患者，因此迫切需要其他生产方法，以使有需要的人更容易获得这种药物。在实验室中人工合成紫杉醇是可能的，但由于其复杂的化学结构，需要许多复杂的步骤，因此甚至比从卡车的针叶和树皮中提取它还要昂贵。

酶使植物能够构建复杂的分子

红豆杉植物利用酶产生这种复杂的化学物质。这些酶是促进长链化学反应的工具，最终形成最终的紫杉醇分子。该植物仅产生微量的这种化合物。

在这种情况下，加速药物生产的常用方法是复制这些酶的遗传密码，并将它们转移到另一种生物体中，例如细菌或易于大量生长的植物中，并从该植物中产生酶。与红豆杉针相比，可以更容易地提取更多药物。例如，这种方法用于胰岛素生产。

然而，要做到这一点，科学家需要了解所有酶及其遗传密码来复制相关过程。对于紫杉醇生物合成，许多酶和中间产物是未知的。

链条中缺失的环节就像大海捞针

马克斯·普朗克分子植物生理学研究所的张友军和同事现在能够立即识别出在植物中生产紫杉醇所需的所有缺失步骤。他们分析了12个实验的数据，这些实验涉及红豆杉植物中数万个基因的数据，以找到与紫杉醇途径中已知的少数其他酶产生相似数量的酶序列。

利用复杂的化学分析和分子生物学工具，他们能够从红豆杉植物中复制整个生物合成途径，并将所有酶复制到澳大利亚烟草近缘烟草本塞姆塞姆氏菌中。这些转基因烟草植物确实产生了与红豆杉相似量的紫杉醇。研究人员还尝试将紫杉醇途径复制到细菌中，但发现某些酶在细菌细胞中不起作用。

“这可能与植物细胞内酶的位置有关。在植物中，大多数参与紫杉醇生物合成的酶都固定在特定的膜上。因此，它们靠近在一起，可能构建一条运输链，其中每种酶“接管之前的产品并进一步对其进行修改，直到最终释放出最终的紫杉醇。由于细菌与植物具有不同的膜，酶可能无法找到彼此，”该研究的主要作者张友军说道。学习。

现在世界上最成功的化疗药物之一的整个生物合成途径已被揭示，这一事实有可能找到加速紫杉醇生产的方法。研究小组负责人AlisdairFernie认为，“完整紫杉醇生物合成途径的发现为优化其生产的应用研究打开了大门，并且似乎有可能调整该过程以在细菌中发挥作用，“这将允许大规模生产。在那之前，我们创建的烟草品系可用于优化系统并提高使用植物组织培养的现有生产线的产量。”

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