發現一抗蟲相關類固醇之生合成關鍵蛋白，有望增進蟲害防治
2025/01/13 @國際
摘要
茄鹼為茄科作物抵禦蟲害的關鍵化合物，由膽固醇生合成，研究團隊發現剔除GAME15基因的龍葵易受蟲害，確認GAME15為固醇類代謝路徑的關鍵酵素，期望為作物抗蟲害相關生物工程開啟新篇章。
示意圖
番茄、馬鈴薯、茄子等茄科作物中富含茄鹼，具有毒性且是植物抵禦病蟲害的重要分子，由前驅物固醇類生合而成。以龍葵(Solanum nigrum)為例，其葉片中含量較多的固醇類代謝物為皂素(saponins，又稱皂苷) uttroside B、果實中則是富含類固醇醣基生物鹼(steroidal glycoalkaloids, SGA)如α-solasonine，而酵素GAME6、GAME8、GAME11在生合成中扮演重要的角色。儘管茄鹼生合成路徑及其相關的基因已被大致了解，然而目前尚無法在其他植物中合成相關產物。
起初，馬克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)研究團隊發現溫室中一株剔除(knockout) GAME15基因的龍葵蟲害較為嚴重，因此研究人員將野生種(wild-type)及GAME15 knockout植株葉片餵食葉蟬及馬鈴薯甲蟲，結果顯示無法生成類固醇皂甘的變異株被啃食嚴重，而甲蟲即便飢餓也完全不啃食對照組。研究機制發現GAME15與酵素GAME6、GAME8、GAME11有交互作用，且負責膽固醇羥基化，為SGA和類固醇皂甘合成的第一步，最終確認其為生合成路徑之關鍵酵素，相關文獻發表於Science期刊。
研究人員表示，此關鍵酵素也可以應用在醫學上，固醇類的衍生物經常做為藥用，如皂苷對肝癌有療效、醣基生物鹼則對抗癌、抗菌及抗發炎皆有效果，了解生合成路徑及關鍵酵素將有助於高效且大規模的生產藥物。
此項研究結果不但為抗蟲相關的生物工程提供新思路，也為類固醇衍生化合物對抗癌及其他疾病開啟新的契機。【延伸閱讀】-【減量】運用化學酶促法從農業廢物中提取生物燃料及生物塑料的前驅物-4-羥基戊酸(4HV)
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