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冬虫夏草抗癌性可能低于预期,进补虫草非多多益善,科学家解开67年之谜意外的发现

2019/12/3 12:23:26

冬虫夏草抗癌性可能低于预期,进补虫草非多多益善,科学家解开67年之谜意外的发现

虫草入药,在我国具有悠久的历史。67年前,虫草素的结构第一次被发现,这一成分后来被发现具有抗菌抗癌等生物活性,但其合成机理一直不为人们所知。今天,《细胞》子刊在线发表了中科院上海植物生理生态研究所王成树团队的最新研究成果。他们完整地解析了虫草素生物合成的分子机理,还首次发现蛹虫草能够合成具有抗癌活性的喷司他丁,这是虫草抗癌活性的首个证据。

 

与此同时,该研究还发现,人们所熟知的冬虫夏草其实并不能合成虫草素及喷司他丁。

 

虫草既非虫,也非草

不同形态的虫草

 

 一说起虫草,很多人都会想到冬虫夏草,其实冬虫夏草只是虫草的一种而已,自然界中广义的虫草超过1500种。

   

“虫草既非虫,也非草,而是真菌感染昆虫或蛛蛛后形成的菌虫复合体,在昆虫种群的自然调控中发挥着重要的作用。”不久前刚刚获得“亚洲杰出真菌学家奖”的王成树研究员告诉解放日报·上观新闻记者。关于虫草的活性,在我国的《月王药诊》《藏本草》《本草从新》《本草纲目》等书籍中都有记载,但关于虫草活性成分的研究一直非常欠缺。

 

 喷司他丁的结构最早于1974年在细菌中被鉴定,后来科学家发现它能够干扰细胞代谢,具有抗癌活性。1991年获美国食品药品监督管理局批准,喷司他丁成为抗毛细胞白血病的商业药物。2010年,国外有过虫草素与喷司他丁共用临床抗白血病的科学报道。

 

首次解析虫草素的生物合成途径

蛹虫草于柞蚕上的生长形态

 

前后用了七八年时间,王成树研究组在完成蛹虫草、冬虫夏草、蝉花等18种虫草菌的基因组研究基础上,通过生物信息分析及基因功能研究,近日完整地解析了虫草素生物合成的分子机理。这是虫草素被发现67年后,科学家首次解析出该分子的生物合成途径。

   

他们的研究还首次发现,蛹虫草、九洲虫草和构巢曲霉等能够合成虫草素以及具有抗癌活性的喷司他丁。也就是说,虫草素在被合成的同时,喷司他丁也会被合成,用来保护虫草素的结构稳定性。

    

有意思的是,研究组发现借助蚕蛹、米饭和液体来做不同的培养基时,蛹虫草只有在蚕蛹上生长时虫草素和喷司他丁的产量最高。这是因为蚕蛹最接近天然的虫体培养环境。

米饭培养  

液体培养

 

如今,我国人工培养蛹虫草的年产量可以达到1000多吨。这一研究为通过合成生物学技术高水平合成虫草素和喷司他丁提供了基因资源。

 

进补虫草并非多多益善

 

  

我国关于冬虫夏草的形象记载可见于清代的《本草从新》:“冬在土中,身活如老蚕,有毛能动,至夏则毛出土上,连身俱化为草,若不取,至冬则复化为虫。”

   

出人意料的是,研究组在获得虫草素合成基因的基础上,结合色谱验证分析,发现冬虫夏草和蝉花等其他种类的虫草菌,既不能合成虫草素,也不能合成喷司他丁。不过从基因组的研究来看,冬虫夏草也具有合成其他活性成分的潜力,但至今还不明确。

   

研究组还发现,虫草素含量过高时会引起细胞毒性。当虫草素含量过高时,真菌细胞会启动解毒机制,将虫草素转化为脱氨的分子。人类自身虽然也有可用于解毒的脱氨酶,但其发生作用的机制尚不明确。“这也许暗示着对于我们人类来说,不宜摄入过量的虫草素。”王成树研究员说。

 

 

题图:王成树研究团队。 图片来源:采访对象提供