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柠檬苦素（Limonoids）是一类植物天然产物，其复杂化学已被广泛研究了50多年。最著名的柠檬苦素，azadirachtin以对蜜蜂友善但具有很强的防虫作用而闻名。众所周知，其他一些柠檬苦素会增加柑橘类水果的苦味，还有一些如Nimbolide，正在被研究用于潜在的药物抗癌用途。
然而，尽管有如此多的研究，但直到现在，植物如何才能开始制造这些有用的化学物质仍是一个谜。
约翰·英因斯中心和斯坦福大学的研究人员发现了编码这种高价值化学物质的新基因。该团队利用基因组信息识别三种新酶，这些酶可以生成柠檬苦素类前体melianol，代表了柠檬苦素类生物合成的初始步骤。
由于柠檬苦素类化合物的化学结构复杂，因此很难化学合成这些天然产物。它们的来源目前仅限于可以从植物材料中提取的物质。
了解melianol的制备方式为柠檬苦素类化合物的代谢工程打开了一扇门，其中新发现的基因可以在植物或微生物宿主中表达。这是走向柠檬苦素类药物大规模生产和抗虫作物发展的一步。
“如果能够实现这项工程，那么可以开发出对昆虫具有抗性的农作物，这可以减少对化学保护作物的依赖。此外，制药行业可以使用大量有用的柠檬苦素，这可能会加快对柠檬苦素潜在的医学用途的研究。”主要作者汉娜·霍奇森（Hannah Hodgson）解释说。
“我们的下一步是找到将melianol转化为柠檬苦素所需的其余酶。这将是一个挑战，但我们认为鉴定产生melianol所需的酶是一个很不错的开端。”她补充说。
柠檬苦素是由桃花心木（楝科）和柑橘（芸香科）家族的植物产生的。
在这里，约翰·英因斯中心的研究小组对楝科热带树Melia azedarach (Chinaberry)的酶进行了探究。斯坦福大学的合作者发现并测试了柑橘属植物（甜橙）的类似基因，该基因位于芸香科中。斯坦福大学研究小组发现的三个基因也产生了melianol，这表明柠檬苦素生物合成的开始在这两个不同的植物家族之间共享。