两朵致命的花可以激发强大的新药

据美国密歇根州立大学(Michigan State University简称MSU)2026年8月3日报道(Michigan State University. "Two deadly flowers could inspire powerful new medicines." ScienceDaily, 3 August 2026. www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260801042818.htm)，科学家们已经弄清楚了两种著名的有毒植物是如何产生具有惊人医疗潜力的化学物质的。在追踪了狼毒草(wolfsbane)和飞燕草(larkspur)中的数千个基因后，他们确定了构建一种名为atisinum的复杂化合物所需的六种酶。该团队在烟草植物内重建了这一过程，提供了一种可持续的方法来大量生产和测试这些稀有分子。

飞燕草和狼毒草等有害植物以其毒性而闻名，数千年来，人类一直在利用它们的药用潜力。两种能够在极低剂量下造成神经损伤和瘫痪的植物也可能含有对疼痛、疟疾、癌症和农业害虫有价值的化合物。研究人员现在已经确定了一种在实验室环境中复制这种强效化学物质的方法，为基于天然产物的更可持续的治疗开辟了一条可能的道路。

这项工作的重点是飞燕草和狼毒草，并汇集了密歇根州立大学和捷克科学院(Czech Academy of Sciences)的科学家。相关研究结果已经在《分子植物》（Molecular Plant）杂志发表——Garret P. Miller, Lana Mutabdžija-Nedelcheva, Trine B. Andersen, Imani Pascoe, Kathryn Van Winkle, Maryam Sabbaghan, Alexandre Bouillé, Tomáš Iliaš, Andrej Tekel, Tomáš Pluskal, Björn Hamberger. Characterization of the entry steps in diterpenoid alkaloid biosynthesis. Molecular Plant, 2026; DOI: 10.1016/j.molp.2026.05.022. http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2026.05.022

“这些植物在世界各地用于不同形式的药物已有数千年的历史，”该论文的共同第一作者、密歇根大学弗林特分校(University of Michigan-Flint)生物技术助理教授、密歇根州立大学校友Garret Miller说。“我们知道它们以多种方式与我们的身体相互作用，了解如何创造它们可以帮助提供全新的检测途径。”

有毒植物的强大化学

尽管现代科学取得了重大进展，但植物在生产复杂的天然化学物质的能力方面仍然是无与伦比的。

此研究的作者、密歇根州立大学生物化学与分子生物学系(MSU's Department of Biochemistry and Molecular Biology)詹姆斯·K·比尔曼特聘教授(James K. Billman Endowed Professor)比约恩·汉伯格(Björn Hamberger)说：“植物是最好的化学家，在数百万年的时间里升级了它们的天然化合物库，以帮助它们生存。”

捷克科学院研究生、上述论文的共同第一作者Lana Mutabdžija补充道：“人类在日常生活中发现了这些分子的无数用途。这些包括咖啡因(caffeine)、辣椒素(capsaicin)、薄荷醇(menthol)和香草醛(vanillin)，更不用说我们今天使用的许多药物要么直接来自植物，要么受到植物化学的启发。”

密歇根州立大学的汉伯格实验室研究这些被称为特殊代谢物的天然物质，并探索如何将其投入实际使用。

近年来，该组织将注意力转向了飞燕草(larkspur or delphinium)，它有海豚形状的花。研究人员想确定这种植物是如何产生二萜生物碱(diterpenoid alkaloids)的，二萜生物碱是一组剧毒的化学物质，但也可能具有有用的药用特性。

一个长期存在的化学难题

解开这一过程是一个重大挑战。二萜生物碱结合了地球上两种最古老、最大的植物化学物质的特征。它们的结构非常复杂，科学家们几十年来一直在努力了解植物是如何构建它们的。

乌头碱(Aconitine)是这个家族中最熟悉的化合物之一，在近200年前被分离出来。即便如此，研究人员仍然没有在实验室中成功合成它。

该项目通过意外的合作获得了动力。在巴塞罗那的一次科学会议上，Hamberger会见了捷克科学院Tomáš Pluskal实验室的研究人员。包括Mutabdžija在内的Pluskal小组正在研究狼毒草(wolfsbane)中的二萜生物碱的同一困难家族，狼毒碱是燕草属植物(larkspur)的一种著名的有毒近亲，也被称为附子花或五毒根(monkshood)。

汉伯格说：“当这种情况发生时，我们可以单干——走自己的路，也可以合作——走在一起，而联合起来总是能带来最好的科学研究结果。”

追溯植物的化学装配线

在联手之后，国际团队着手确定狼毒草和飞燕草用于制造二萜生物碱的生化步骤的精确顺序。

这次搜索类似于分子寻宝游戏。研究人员检查了这两种植物的几个物种，并追踪了数千个基因，寻找那些在正确的时间在正确的组织中“开启”的基因。

“你可以把生物合成途径想象成一条装配线，”在汉伯格实验室获得博士学位的米勒(Miller)说。“如果你连续需要十个步骤来构建一个成品，而突然有一个步骤退出，那么接下来的步骤就不会发生了。”

植物通常以非常小的数量和缓慢的速度产生专门的代谢物。因此，确定它们背后的生化途径对于大规模生产这些化合物并将其应用于现实世界的问题至关重要。

一旦研究人员解决了一个途径，他们就可以将构建化合物的遗传指令转移到工程宿主中，如酵母。这种形式的生物黑客可以将宿主转化为生物生产系统，使其能够生产大量所需的化学物质，以供进一步研究和开发。

Mutabdžija说：“在理想情况下，这最终可能有助于创造受这些天然产物启发的新药。”

烟草植物成为活的生物工厂

在从狼毒草和飞燕草中鉴定出有前景的基因集合后，研究人员将这些基因指令转移到烟草植物中。烟草是一个方便的活体工厂，用于测试基因是否可以复制植物的化学过程。分析表明，经过改造的烟草植物已经形成了团队所寻求的途径。六种不同的酶共同作用产生atisinium，它是一种二萜生物碱。

酶帮助将分子塑造成复杂的最终结构。它们还添加了研究人员未曾预料到的氮的重要来源。通过确定制造atisinium所需的第一步生化步骤，该团队为研究更广泛的二萜生物碱家族及其潜在的有用药用特性提供了一个重要的起点。

汉伯格说：“我们的愿景是提供绿色、可持续的工具，使我们能够利用这些植物的自然能力。”

上述介绍仅供参考。欲了解更多信息敬请注意浏览原文或相关报道(http://sciencedaily.com/releases/2026/05/260512213836.htm)。

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