近日，我校北京中醫(yī)藥研究院中藥現(xiàn)代研究中心團隊圍繞名貴瀕危中藥材沉香藥效物質(zhì)形成機制方面的研究論文“Characterization of an α-ketoglutarate-dependent oxygenase involved in converting 2-(2-phenylethyl)chromones into 2-styrylchromones in agarwood”在植物領(lǐng)域知名期刊The Plant Journal（中科院1區(qū)TOP期刊）發(fā)表。論文首次報道了沉香中特征性藥效物質(zhì)苯乙基色酮類似物—苯乙烯色酮—的形成機制。
沉香是瑞香科沉香屬（Aquilaria）及擬沉香屬（Gyrinops）植物在受到外界傷害刺激后，緩慢形成的含樹脂木材。沉香為名貴中藥材和香料，具有行氣止痛、溫中止嘔、納氣平喘的功效，名列 “沉檀龍麝”四大名香之首，高品質(zhì)沉香資源緊缺，價格昂貴。目前，野生白木香種群因掠奪式采伐已瀕臨枯竭，人工種植并誘導其結(jié)香是我國當前沉香生產(chǎn)的主要途徑，但由于沉香形成的分子機制不明，良種選育及高效人工誘導結(jié)香技術(shù)開發(fā)難以突破。因此，深度解析沉香形成的分子機制，實現(xiàn)結(jié)香過程的人為干預與調(diào)控，是實現(xiàn)沉香相關(guān)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
沉香的形成實質(zhì)上是防御性次生代謝產(chǎn)物苯乙基色酮類和倍半萜類成分的合成與積累，解析這些防御性代謝產(chǎn)物的形成機制將為闡明沉香結(jié)香的分子機制提供突破。中藥現(xiàn)代研究中心團隊前期成功揭示了沉香特征性藥效及香味物質(zhì)苯乙基色酮生物合成關(guān)鍵酶PECPS及其催化機制（Nat. Commun., 2022, 13, 348），并鑒定出多個參與苯乙基色酮結(jié)構(gòu)多樣性修飾的O-甲基轉(zhuǎn)移酶（J. Agr. Food. Chem., 2024, 72, 13297-13307）。在此基礎(chǔ)上，團隊利用前期構(gòu)建的高效的白木香懸浮細胞轉(zhuǎn)化體系，揭示沉香中苯乙基色酮類似物苯乙烯色酮的生物合成途徑，并成功鑒定其生物合成關(guān)鍵催化酶As2OG1；進一步通過煙草瞬時表達與白木香懸浮細胞過表達實驗，證明As2OG1在植物體內(nèi)參與苯乙烯色酮的生物合成。最后，結(jié)合分子對接模擬、氨基酸定點突變、酶催化特性分析等方法，解析了As2OG1活性口袋與關(guān)鍵殘基，揭示了As2OG1催化脫氫的可能機制。該研究成果為高效異源合成結(jié)構(gòu)多樣的苯乙基色酮類化合物提供重要基因元件，并為揭示沉香形成的分子機制提供重要參考。
北京中醫(yī)藥大學博士研究生張明亮為第一作者，北京中醫(yī)藥大學中藥現(xiàn)代研究中心史社坡研究員和北京大學屠鵬飛教授為該文的共同通訊作者。研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃（No. 2023YFA0914100/2023YFA0914103）和國家自然科學基金面上項目（No. 81773842）以及2023年北京中醫(yī)藥大學研究生自主科研課題（No. 90011461220360）等項目的資助。
