應(yīng)用先進(jìn)的生物學(xué)技術(shù)解析傳統(tǒng)中藥活性成分累積的自然規(guī)律，挖掘關(guān)聯(lián)活性成分積累量的關(guān)鍵基因一直是中藥資源領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。中藥活性成分大多屬于植物次生代謝產(chǎn)物，其積累量由合成和轉(zhuǎn)運(yùn)過程共同決定，因此，挖掘植物體內(nèi)控制次生代謝產(chǎn)物合成與轉(zhuǎn)運(yùn)的功能基因十分關(guān)鍵。近年來圍繞植物次生代謝產(chǎn)物體內(nèi)合成的研究較多，如生源途徑解析、通路基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控與表觀遺傳調(diào)控等，而次生代謝產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究十分薄弱。

近日，上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究所肖瑩課題組在JIPB發(fā)表了題為“The ABC transporter SmABCG1 mediates tanshinones export from the peridermic cells of Salvia miltiorrhiza root”的研究論文(https://doi.org/10.11?11/j?ipb.13?806)。該研究發(fā)現(xiàn)丹參中二萜類成分丹參酮具有外排至胞外的現(xiàn)象，進(jìn)而分泌進(jìn)入土壤環(huán)境。發(fā)現(xiàn)ABC家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白成員SmABCG1在丹參染色體上與丹參酮類成分生物合成的基因cluster距離較近，且在多個(gè)近緣物種中保守存在。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SmABCG1選擇性的在丹參根部的周皮中表達(dá)、質(zhì)膜定位，提示SmABCG1與丹參酮密切相關(guān)。進(jìn)一步在非洲爪蟾卵母細(xì)胞中表達(dá)SmABCG1蛋白，發(fā)現(xiàn)其可以轉(zhuǎn)運(yùn)丹參酮ⅡA與丹參酮Ⅰ，誘導(dǎo)SmABCG1過表達(dá)與基于CRISPR-Cas9基因敲除體系的丹參毛狀根表明SmABCG1參與了丹參酮的轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖 1. 丹參酮的外排現(xiàn)象與模式圖

此外，該研究發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA對擬南芥根系具有潛在的細(xì)胞毒性，這可能是丹參酮外排的潛在的原因之一。關(guān)于丹參酮類成分的生理功能，如是否與根際微生物互作等，仍需進(jìn)一步研究。

圖2. 丹參酮ⅡA具有潛在的細(xì)胞毒性

綜上，該研究闡明了：(1)二萜類代表性成分丹參酮可外排至細(xì)胞外，進(jìn)而分泌進(jìn)入土壤環(huán)境；(2)發(fā)掘ABC家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白成員SmABCG1具有外排丹參酮ⅡA和丹參酮Ⅰ的作用。該研究推進(jìn)了對藥源植物中活性次生代謝產(chǎn)物生物合成后轉(zhuǎn)運(yùn)路徑的科學(xué)探索，為中藥品質(zhì)的精準(zhǔn)調(diào)控以及利用合成生物學(xué)高效獲取活性成分提供了關(guān)鍵元件。

上海中醫(yī)藥大學(xué)助理研究員李雅靜、黃豆豆及南開大學(xué)智驚宇博士為該論文共同第一作者，上海中醫(yī)藥大學(xué)肖瑩研究員、陳萬生教授、陳軍峰副研究員、安利公司李廷釗博士為該論文的共同通訊作者。該工作得到了首都師范大學(xué)李樂攻教授、云南師范大學(xué)尚軼研究員、仲陽博士的幫助與指導(dǎo)。該研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金與上海市晨光計(jì)劃資助。

文章引用：

Li, Y., Chen, J., Zhi, J., Huang, D., Zhang, Y., Zhang, L., Duan, X., Zhang, P., Qiu, S., Geng, J., et al. (2024). The ABC transporter SmABCG1 mediates tanshinones export from the peridermic cells of Salvia miltiorrhiza root. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13806