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上海科學家揭示蟲草素及其伴生物合成的分子機制,蟲草「抗癌組合」基因揭開面紗

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2017年11月16日18時 今日科學 文匯網

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冬蟲夏草的大名真是如雷貫耳,可它真有那麼神奇的滋補功效嗎?未必!昨天,《細胞-生物化學》發表了中科院上海植物生理生態研究所王成樹研究員的最新發現,一直被認為蟲草中有效抗癌成分的蟲草素原來在冬蟲夏草中並不存在,而存在於蛹蟲草等「近親」中。這次科學家還發現,蛹蟲草同時還會合成蟲草素的保護者———噴司他丁。蟲草素和噴司他丁這對「抗癌組合」,是由4個基因組成的一個基因簇來合成的。

蟲草就是冬蟲夏草?當然不是。自然界中,能夠感染昆蟲、蜘蛛的真菌超過1500種,冬蟲夏草只是其中之一,蛹蟲草、蟬花等都是它的同族近親。

早在上世紀50年代,德國科學家就在蛹蟲草中發現了蟲草素。在後續細胞等實驗中,它被發現具有抗菌、抗蟲及抗癌等生物活性。而從細菌中被發現的噴司他丁,則是一種抗毛細胞白血病的商業藥物。但它們在蟲草中如何合成,卻一直是個謎,這導致學術界爭論不休。王成樹課題組花了七八年時間,終於從基因源頭解開了這個謎團。

從千餘種蟲草中挑選出冬蟲夏草、蛹蟲草、蟬花三種進行基因組測序,以及一系列實驗,課題組收穫了不少有趣的結果。

首先,能夠產生「抗癌組合」物質的基因簇,確實只在蛹蟲草等中存在,冬蟲夏草、蟬花並沒有這簇基因。「冬蟲夏草的保健作用究竟從何而來,可能還需要更多科學實驗來證實。」王成樹說,如果認準蟲草的抗癌作用,不妨選擇蛹蟲草。畢竟,已經實現人工培育的蛹蟲草價格相對低廉,也不會破壞環境。

不過,蛹蟲草培養方式不同,其中的蟲草素和噴司他丁的含量也會有很大差別。科研人員通過對比實驗發現,「喝」營養液長大的蛹蟲草,蟲草素和噴司他丁含量遠遠低於「吃」米飯、蠶蛹的。但,他們還發現,蟲草素含量不能過高,如果過高,蛹蟲草會啟動一些生化反應,將其降解,以防中毒。「蟲草素對於蛹蟲草的生長,並非不可或缺,但更像一種武器,幫助蛹蟲草在野外生長更好。」王成樹說,「所以,儘管沒有實驗證明,但蟲草素對人體而言,攝入量也不可過高。」

其次,這一研究揭開了蛹蟲草中抗癌成分的基因秘密,一方面可以為蛹蟲草的質量標準提供新的分子指標,另一方面也可以利用基因工程,更便捷地大量獲取蟲草素和噴司他丁。王成樹說,可以將相關基因轉入大腸桿菌或酵母菌,獲取蟲草素的速度會快很多。因為目前培養蛹蟲草的周期需要五六十天,而基因工程菌的培養很快就能夠收穫。


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