1月12日，Elsevier旗下国际学术期刊《植物化学》（Phytochemistry）在线发表了中国科学院上海生命科学研究院上海植物生理生态研究所肖友利研究组题为Identification and characterization of L-lysine decarboxylase from Huperzia serrata and its role in the metabolic pathway of lycopodium alkaloid 的研究论文。该研究从重要药用植物蛇足石杉(Huperzia serrata)中成功鉴定和表征了石杉碱甲(Huperzine A)生物合成的第一步关键基因——赖氨酸脱羧酶(LDC)，并耦联第二步的铜胺氧化酶(CAO)解析了起始两步基因对石松类生物碱合成途径的代谢作用。

石杉碱甲作为石松类生物碱的代表性生物碱，是从中国传统草药千层塔(蛇足石杉)分离提取得到的。该天然产物是乙酰胆碱酯酶的有效抑制剂，已在国内临床应用于预防和治疗阿尔兹海默症(认知障碍症)，具有巨大的应用前景。石杉碱甲的生物合成途径解析是困扰众多国内外研究者多年的难题，前人使用放射性同位素喂养的实验进行了其分子水平的初期合成途径研究，预测赖氨酸脱羧以及胺氧化是石松类生物碱合成的起始步骤。该研究基于赖氨酸脱羧酶的活性保守序列利用兼并PCR以及快速扩张cDNA末端的方法获得六个全新来源于蛇足石杉的编码LDC的序列，根据酶催化的体外实验和转基因烟草的体内数据，肖友利课题组证明得到的LDC具有选择性催化赖氨酸脱羧的功能。结合已经鉴定的铜胺氧化酶(CAO)，他们在异源烟草体系中建立了耦联LDC-CAO两步的合成反应以及全新可信的用于检测LDC和CAO两步催化反应的方法。通过此方法，可以在体内及体外即时同步检测到两步催化产物的积累情况。该研究填补了石杉碱甲生物合成途径解析的空缺并为后续利用合成生物学的策略生产石杉碱甲奠定了理论应用基础。

该研究工作主要由研究组博士生徐宝福完成，得到上海市科委、国家青年千人计划、分子植物卓越中心、CAS-JIC联合研究中心等经费的资助。小分子核磁质谱和蛋白质后修饰质谱的测试工作得到了植生生态所公共技术服务中心代谢组学与蛋白互作技术平台的支持。

上海生科院在石杉碱甲生物合成途径解析中取的新进展