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莨菪碱（hyoscyamine）及其消旋体阿托品（atropine）和其衍生物东莨菪碱（scopolamine）均属于托品烷生物碱（TropaneAlkaloids，TAs），为抗 临床基本药物。茄科药用植物是商业化生产TAs的 来源，但TAs在植物中含量很低，导致其价格高昂。采用代谢工程技术培育TAs含量高的药用植物或基于合成生物学技术生产TAs成为相关医药行业共同追求的重要目标，而实现这一目标的前提是鉴定TAs生物合成途径基因。国外科学家在 期刊《NaturalProductReports》（天然产物报告）发表题为《Tropanealkaloidbiosynthesis.Acenturyoldproblemunresolved》的评论（HumphreyO’Hagan.NaturalProductReports.），认为TAs生物合成是一个世纪以来还没有解决的问题。

图1.茄科植物托烷生物碱的生物合成途径

近日，西南大学廖志华教授和中国科学院昆明植物所*胜雄研究员团队，采用多学科研究方法，发现鉴定了莨菪醛脱氢酶（hyoscyaminedehydrogenase，HDH），该酶又名莨菪醛还原酶（hyoscyaminealdehydereductase，HAR）。HDH是一个能够催化莨菪醛和莨菪碱双向转化的氧化还原酶，但在生理条件下HDH主要发挥将莨菪醛还原为莨菪碱的催化功能；蛋白质晶体研究结果发现HDH仅能够利用[4R-2H]NADPH作为还原力，较低的催化活性表明HDH是限速酶；在颠茄发根中过表达HDH能够大幅度提高TAs产量（图2）。HDH的发现标志着以莨菪碱为代表的药用TAs生物合成途径完整解析，终结了“Tropanealkaloidbiosynthesis.Acenturyoldproblemunresolved”。

图2.HDH还原莨菪醛生成莨菪碱的催化机制

该研究得到NSFC-云南联合基金重点项目、国家转基因重大专项、国家重点研发计划和第四次全国中药资源普查专项等项目的资助，相关成果《Biochemicalandmetabolicinsightsintohyoscyaminedehydrogenase》于2月18日发表在国际 期刊《ACSCatalysis》（美国化学学会·催化）（影响因子12.35）。西南大学生命科学学院含弘博士后邱飞为该论文的 作者，昆明植物所颜一*副研究员和西南大学生命科学学院博士生曾俊岚为并列 作者，廖志华教授和*胜雄研究员为该论文共同通讯作者。鉴于TAs生物合成基因具有巨大商业价值，西南大学在年申请了HDH发明专利并于年获得授权，该发明专利转让给成都上交致远生物科技有限公司。

致谢：感谢西南大学廖志华老师课题组对本号的支持，感谢该课题组提供本文稿件支持！

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