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        对 ipecacuanha 生物碱生物合成途径的阐明表明，两种远缘植物物种如何独立开发相同的物质。

         植物生产大量天然产品。 许多植物天然产物是特定于祖先的，只出现在某些植物科中，有时只出现在一个物种中。 然而，有趣的是，有时可以在远亲物种中找到相同的物质。 然而，在大多数情况下，只有最终产品是已知，但目前尚不清楚这些物质是如何在植物中产生的。 Ipecacuanha 生物碱存在于两种远亲植物物种中，称为药用植物：属于龙胆科的 IpecacCarapichea ipecacuanha 和属于山茱萸科的鼠尾草叶 alangium （Alangium salviifolium），已知于阿育吠陀医学。

         早期的研究已经表明，这两个物种都产生 ipecacuanha 生物碱。 特别是吐根的提取物（“吐根糖浆”）直到 1980 年代（尤其是在北美）是一种广泛使用的药房专用药物，用于在中毒情况下诱导呕吐。 活性催吐物质是头孢素和依米丁，这两种物质都来源于前体原美丁，但它们是如何产生这些物质的在很大程度上是未知的。 在仅有的两项小型研究中，在吐根中鉴定出了一些酶，但大多数酶是未知的，并且在 Alangium 中根本没有已知的酶。

         对于 Maite Colinas，该研究的第一作者和耶拿马克斯普朗克化学生态研究所天然产物生物合成系的项目组负责人，关键问题是：“这些物种的最后一个共同祖先生活在 1 亿多年前，因此我们假设这两个物种独立开发了 产生吐根生物碱。 一个关键问题是他们是否找到了产生这些化合物的相同或不同的途径，包括化学途径和酶促。

         最初，该团队发现吐根生物碱在一定程度上存在于这两个物种的所有植物组织中，但在幼叶组织和地下植物器官中的含量要高得多。 通过比较吐根生物碱水平高和低的组织，确定了可能参与生物合成的基因。 模式植物的进一步测试和遗传转化允许在两个物种中逐步重建生物合成途径。 这Pathway 有一些惊喜; 与预期相反，生物合成的第一步似乎不受酶的控制，而是自发发生的。 另一个惊喜是参与到一种不寻常的酶中。 它的三维结构与催化相同反应的所有其他酶（即糖分子的裂解）完全不同。 “这类酶通常不参与天然产物的生产。 这可能是这也是它是我们在这项研究中发现的最后一种酶的原因，“Maite Colinas 报告说。 有趣的是，在细胞核中检测到糖裂解酶，而底物被认为位于液泡中。 糖被裂解后，这些物质具有高度反应性，因此可能有毒。 通过在空间上分离底物和酶，植物避免了这些有毒化合物的假定毒性积累。 但是，如果食草动物（例如毛毛虫吃植物，细胞被破坏，酶和底物聚集在一起，有毒物质只在需要时形成防御物质。 对于其他天然产物，例如硫代葡萄糖苷、皂苷或单萜类吲哚生物碱，已经描述了酶和底物空间分离的类似防御系统。 植物反复使用相同的防御机制，并使用化学上完全不同的化合物。

         A参与两种植物生物合成的酶的比较表明，它们在进化过程中彼此独立地进化出同一组生物碱的产生。 “由于吐根生物碱的生物合成似乎是独立进化的，因此该途径可以作为研究天然产物途径进化的模型。 下游代谢物，特别是 Alangium 中的代谢物（例如 tubulosin）也有有趣的药理学效果，但由于它们的丰度低，它们的具体效果尚未得到很好的研究。 因此，我们的研究可以帮助将来更大量地生产这些物质，以便更详细地研究它们的药理活性，“MPI 化学生态学天然产物生物合成系主任 Sarah O'Connor 解释说，这项研究的重要性。

         在进一步的工作中，将阐明生物合成的最后步骤，因为到目前为止，整个代谢途径只被证明到中央中间体 protoemetin，但仍然缺少到最终产品的步骤。