有网友碰到这样的问题“Science：里程碑式进展！化学家提出复杂天然产物柠檬苦素的可能生物合成途径”。小编为您整理了以下解决方案，希望对您有帮助：
解决方案1：
一项科学发表的研究揭示了柠檬苦素类化合物（limonoids）可能的生物合成途径，这在植物界被认为是极为神秘的。柠檬苦素类化合物是一类高度氧化的四环三萜类次生代谢产物，主要存在于芸香科（Rutaceae）和楝科（Meliaceae）植物中。这类化合物广泛存在于自然中，具有丰富的生物活性和结构多样性。
柠檬苦素类化合物主要通过其标志性的呋喃结构，形成2800多个已知结构。它们在柑橘类果汁中引起"延迟苦味"，在芸香科类植物如nomilin、obacunone和limonin中大量积累，给全球柑橘类果汁产业带来了严重的经济损失。同时，柠檬苦素也是印楝油（一种广泛使用的生物杀虫剂，包括印楝素）的活性成分。
据报道，大约90种柠檬苦素类化合物具有抗虫活性，还有几种被发现可靶向哺乳动物受体和通路。在哺乳动物系统中，一些类柠檬苦素已显示出对HIV-1复制的抑制作用和抗炎活性。一些具有药用价值的柠檬苦素类化合物与特定的作用机制有关，如Gedunin和nimbolide分别通过抑制Hsp90和阻断RNF114，展现强大的抗癌活性。
尽管柠檬苦素类化合物具有商业价值，但其完整的生物合成路线至今尚未完全揭示。研究已有半个世纪之久，直到2019年8月，有一项研究阐明了从初级代谢物角鲨烯转化为30C protolimonoid melianol的前三个酶解步骤。
在最新这项研究中，由John Innes中心的Anne Osbourn和斯坦福大学的Elizabeth Sattely共同领导的研究团队，利用基因组和转录组挖掘，发现了22种酶，包括一对新功能化的甾醇异构酶，这些酶在limonoids azadirone和kihadalactone A的完整生物合成中催化了12个不同的反应。研究人员设计了编码这些酶的基因在植物Nicotiana benthamiana中的表达，实现了异源生物合成。
这一研究成果可能促进具有高价值的天然和非天然柠檬苦素类化合物的生产，如植物源性杀虫剂。
加州大学洛杉矶分校的生物合成专家Yi Tang评价道，通过结合转录组学、合成生物学和天然产物化学，Osbourn和Sattely的团队"揭开了这项工作之前基本上是一个黑盒子的神秘面纱，并且用新识别的酶绘制了一个漫长的生物合成序列，这是生物合成的一个里程碑。”
这项工作中，研究人员采用了系统转录组和基因组挖掘、系统发育和同源分析，并结合本氏烟草作为一种异源表达平台，从柑橘（citrus）和桃花心木（mahogany）中鉴定出可用于重建柠檬苦素生物合成的候选基因。
Sattely表示，这就像对全合成进行逆向工程。他们了解植物的原材料、最终产品以及用来进行化学反应的酶，然后将它们结合起来，异源重建路径。
研究人员通过农杆菌介导在N. benthamiana中的瞬时表达，使用先前报道的melianol生物合成酶CsOSC1、CsCYP71CD1和CsCYP71BQ4或AiOSC1、MaCYP71CD2和MaCYP71BQ4对来自柑橘和苦楝（Melia）的候选基因列表中的前几个基因进行功能测试，并最终确定了三个活性候选基因对。
这些基因组进行系统测试后，得到了含呋喃类分子azadirone和kihadalactone A的积累，这表明两种已知的柠檬苦素类化合物的生物合成得以重组。
这项研究揭示了柠檬苦素生物合成中的酶可能作为一个代谢网络共同发挥作用，但还需要在体外用纯化的底物对每个单独的酶进行进一步研究，以量化底物的偏好。其证明了具有复杂骨架修饰的三萜类化合物的生物合成途径可以在植物宿主中重建，并且描述的基因集能够快速生产和分离天然存在的柠檬苦素类化合物。
这不仅使得获得有价值的柠檬苦素成为可能，也为发现和重建植物三萜类化合物生物合成途径提供了模板。预计柠檬苦素类化合物的生物生产将作为一种有吸引力的方法来产生供评估的临床候选药物，并且柠檬苦素途径的稳定工程可能是一个可持续的作物保护的可行策略。