[施臥虎] 豆香素生合成路徑中COSY扮演催化反式-順式異構物轉換之關鍵角色

發稿時間:2019-09-12 提供者: 李慈薇

化合物香豆素(Coumarin)廣泛的存在於植物界,在植物防禦和增進鐵的移動性等機制中發揮重要的功用。施臥虎研究員實驗室之博士班學生蔡慧萱(畢業於國際研究生學程,TIGP)上個月順利發表了她的博士論文,其論文提出了一項被普遍接受的模式,對於此化合物的機制作用作出了重大的貢獻,即之前認為由化合物o-hydroxycinnamoyl-CoAs反式-順式異構的轉換和內酯化過程而產生coumarin的過程步驟是完全自發發生的,然而此研究發現植物根中的coumarin是由酶促使合成的,此發現對於土壤中植物對鐵低落的利用效率狀況下尤為重要。

植物暨微生物研究所(IPMB)的研究人員與根特(Ghent,比利時)VIB之研究員Wout Boerjan合作,發現突變植株之COUMARIN SYNTHASE (COSY) 酶功能有缺陷,COSY為苯丙烷類生合成路徑中一個新發現的酶,其突變植株鐵含量較低,並且在鐵可用性條件低落條件下沒法正常生長(Nature Plants期刊)。重組的COSY蛋白能夠 透過兩個反應步驟(反式-順式異構的轉換和內酯化)從各自的o-hydroxycinnamoyl-CoA thioesters產生umbelliferone,esculetin,和scopoletin等化合物。此轉化過程部分為自發發生且由光所催化,因此之前的研究沒發現此轉化過程需要酶的催化。由於此酶蛋白在植物吸收鐵的機制和植物防禦中皆有重要的功能,COSY的發現在植物生長發育時期幫助鐵吸收的增加和提高害蟲抗性方面有發展的潛力,例如由生物技術工程或標記輔助育種方面進行。同樣的,與coumarin生物合成過程的保守性質相近,COZY廣泛存在於多數植物物種中。

Nature Plants :https://doi.org/10.1038/s41477-019-0510-0