【PNAS】中药材百里香和牛至中发现了抗癌化合物

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作者：Liz Zee

导读：美国普渡大学农学院生物化学教授Natalia Dudareva领导的一个研究小组绘制了百里香和牛至中抗癌化合物的生物合成途径，为潜在的药物应用打开了大门。

研究发现，百里香和牛至含有一种抗癌化合物，可以抑制肿瘤的发展，但在番茄酱（百里香和小叶牛至是意式番茄酱的原料）的制作过程中加入更多的百里香和牛至，并不会使其产生更大的效益。发挥这两种植物效益的关键在于增加所产生的化合物的量或合成用于药物研发的化合物。

百里香，中药材名。又名地椒、麝香草，产于西北地区。功能主治为：祛风解表，行气止痛，止咳，降压。用于感冒，咳嗽，头痛，牙痛，消化不良，急性胃肠炎，高血压病。

牛至，中药名。又名披萨草、蘑菇草，具有解表，理气，清暑，利湿之功效。常用于感冒发热，中暑，胸膈胀满，腹痛吐泻，痢疾，黄疸，水肿，带下，小儿疳积，麻疹，皮肤瘙痒，疮疡肿痛，跌打损伤。

普渡大学（Purdue University）的研究人员通过绘制其生物合成途径（一种所需成分和合成步骤的分子配方）实现了将该化合物用于制药的第一步。

“这两种植物中含有的重要化合物，含量非常低，提取困难，”普渡大学农学院生物化学系杰出教授、该研究的共同负责人Natalia Dudareva说，“通过了解这些化合物是如何形成的，我们为合成微生物中用于医疗的化合物开辟了一条道路。对于植物学来说，这是一个非常有意义的发现。这就像在细胞内部进行观察，这几乎令人难以置信。”

百里香酚、香芹酚和百里氢醌是百里香、牛至和其他唇形科植物中的风味化合物。它们还具有抗菌、消炎、抗氧化以及其他对人体健康有益的特性。普渡大学植物生物学中心的主任Dudareva说，百里氢醌已被证明具有抗癌特性，这一点尤其值得关注。

与德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学（Martin Luther University Halle-Wittenberg）和密歇根州立大学（Michigan State University, MSU）科学家的合作中，研究小组发现了百里氢醌的整个生物合成途径，包括其前体百里香酚和香芹酚的形成，以及在此过程中产生的短暂存在的中间化合物。

Dudareva说，这一发现改变了以前对单萜这类化合物的形成机制的看法，在其他植物中只有很少的几种生物合成途径被发现。近日，这项研究发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上，名为“The biosynthesis of thymol, carvacrol, and thymohydroquinone in Lamiaceae proceeds via cytochrome P450s and a short-chain dehydrogenase”。

https://doi.org/10.1073/pnas.2110092118

通过RNA测序和相关分析，该团队从植物组织样本中筛选了80000多个基因，并确定了生产百里氢醌所需的基因。根据对化合物结构的了解，并通过代谢物分析和生化测试，研究小组确定了生物合成途径。

Dudareva说，由于能够使用RNA测序进行高通量基因表达分析，现在正在发现更多的生物合成途径。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学研究。

既然已经知道了这种生物合成途径，植物学家就可以培育出能够产生更多有益化合物的品种，或者可以将其掺入微生物（如酵母）中进行生产。Pan Liao说，后一种方法涉及到发酵过程，发酵过程对食品、饮料、制药和生物燃料的生产非常重要。

“这些发现为制造植物中以及其他生物体中有价值的化合物提供了新的思路，”该论文的第一作者，Dudareva实验室的博士后研究员Pan Liao说，“许多植物不仅含有药用成分，而且其中的化合物还可以被用作食品添加剂、香水、化妆品以及其他产品。”

“作为科学家，我们总是在比较不同系统和植物中的途径，”Dudareva说。“我们一直在追求新的可能性。了解得越多，我们就越能认识到共同点和不同点，而这些共同点和不同点可能是下一个突破的关键。”

参考资料：

https://phys.org/news/2021-12-scientists-recipe-anti-cancer-compound-herbs.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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