中国科学家破解紫杉醇生物合成难题，为抗癌药物生产带来新突破

中国科学家破解紫杉醇生物合成难题，为抗癌药物生产带来新突破

引用

国家自然科学基金委员会

等

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来源

1.

https://www.nsfc.gov.cn/csc/20340/20343/66867/index.html

2.

https://phys.org/news/2024-03-advance-taxol-biosynthesis-large-scale.html

3.

https://agis.caas.cn/tplb/76810d2c07b24f5796ba44be4b5bfe1a.htm

4.

http://www.news.cn/politics/20240129/33d5946c605243e892441eb526668ced/c.html

近日，国际顶级期刊《科学》（Science）在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所（省实验室深圳分中心）闫建斌研究员与北京大学雷晓光教授等合作完成的最新研究成果。研究团队成功破解了紫杉醇生物合成的关键难题，为实现紫杉醇的绿色可持续生产开辟了新途径。

研究团队通过基因组学和代谢组学等技术手段，从58个候选基因中筛选出两个关键酶：紫杉烷氧杂环丁烷合酶（TOT1）和紫杉烷C9位氧化酶（T9αH1）。其中，TOT1能够催化氧杂环丁烷环的合成，而T9αH1则负责紫杉烷C9位的氧化反应。

传统观点认为，紫杉醇氧杂环丁烷的形成需要经过两步反应：先形成环氧化物中间体，再通过重排反应生成氧杂环丁烷。然而，研究发现TOT1可以直接将双键结构同时转化为三元环和四元环结构，无需经过环氧化物中间体。这一发现颠覆了30年来对紫杉醇生物合成途径的传统认知。

研究团队将新发现的酶与已知合成酶组合，在植物底盘中成功生成了巴卡亭III（紫杉醇的重要前体）。这一合成路线仅需9个关键酶，且这些酶受到植物激素茉莉素的共表达调控，具有相似的诱导表达模式。

这一突破不仅解决了紫杉醇生物合成的关键难题，更为实现不依赖红豆杉的紫杉醇生产提供了可能。目前，紫杉醇主要通过半合成方法生产，依赖红豆杉资源，产量低且成本高。而通过合成生物学方法，有望实现紫杉醇的高效、环保和可持续生产，满足日益增长的市场需求。

紫杉醇作为全球最畅销的植物来源抗癌药物，2019年市场销售额已达150亿美元，预计2025年将突破200亿美元。这一突破性研究不仅对指导红豆杉遗传育种和种质资源的高效利用具有重要意义，更有望推动我国紫杉醇产业的快速发展。

这一研究成果标志着我国在紫杉醇合成生物学理论和技术上已站在世界领先地位，为未来抗癌药物的绿色制造奠定了坚实基础。