啤酒花苦味酸代謝途徑解析研究取得進(jìn)展

【黃河啤酒官方網(wǎng)站】啤酒花（Humulus lupulus L.大麻科葎草屬）是啤酒釀造工業(yè)必不可少的要素，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。苦味酸和黃腐醇作為其風(fēng)味物質(zhì)基礎(chǔ)在啤酒花腺體腺毛特異合成積累，有很高的藥用價(jià)值和保健功能，但關(guān)于其生物合成途徑的認(rèn)識(shí)還知之甚少。

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所王國(guó)棟研究組綜合代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和生化等技術(shù)手段對(duì)啤酒花苦味酸生物合成途徑進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在前期功能鑒定短側(cè)鏈脂肪酸CoA連接酶的基礎(chǔ)上(Molecular Plant, 2013；doi:10.1093/mp/sst004)，首先優(yōu)化了可以用于膜定位異戊烯基轉(zhuǎn)移酶的酵母系統(tǒng)，是指更有利于苦味酸代謝途徑下游基因的功能鑒定和苦味酸代謝途徑的重組工作。他們從啤酒花腺體腺毛特異的cDNA文庫(kù)中克隆了兩個(gè)可能參與苦味酸合成的異戊烯基轉(zhuǎn)移酶候選基因HlPT1L和HlPT2。在優(yōu)化的酵母中重組苦味酸代謝途徑的結(jié)果表明同時(shí)重組表達(dá)HlPT1L和HlPT2能夠高效地催化苦味酸衍生物的生成，產(chǎn)物包括單異戊烯基的苦味酸衍生物、脫氧α-苦味酸和β-苦味酸。同時(shí)他們還明確了PT1L和PT2的具體生化功能：PT1L催化第一步異戊烯基化反應(yīng)，而PT2負(fù)責(zé)第二和第三步異戊烯基化反應(yīng)。泛素介導(dǎo)的膜蛋白酵母雙雜實(shí)驗(yàn)和免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)表明，HlPT1L與HlPT2能夠相互作用，形成異源二聚體或多聚體。這些結(jié)果首次在植物中發(fā)現(xiàn)了芳香類(lèi)異戊烯基轉(zhuǎn)移酶形成“代謝通道”，催化多步異戊烯基化反應(yīng)；同時(shí)證明利用酵母系統(tǒng)生成啤酒花苦味酸是可行的，相關(guān)合成生物學(xué)的研究工作正在進(jìn)行之中。

該研究成果于1月6日在線發(fā)表于Plant Physiology（DOI：10.1104/pp.114.253682）上。王國(guó)棟研究組的博士后李好勛、博士研究生班兆男為該文章的共同第一作者。該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部“973”項(xiàng)目和植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。