从植物到寄生虫的磷脂途径

华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员最近的研究结果可能有助于开发治疗寄生虫感染(包括疟疾)的疗法，并可能有助于植物科学家有朝一日生产更坚硬的作物。该研究小组的工作发表在12月29日的“生物化学杂志”上。

胆碱是人类从某些食物中获取的必需营养素，包括鸡蛋，肉类，绿叶蔬菜和坚果。人体将胆碱转化为磷酸胆碱(pCho)，磷酸胆碱又转化为磷酸胆碱(PtdCho)(细胞膜的一个组成部分)(以及其他基本构建模块)。然而，植物不能从环境中获取营养，因此必须从头开始合成pCho。植物用于合成pCho的生化途径也存在于线虫和疟疾寄生虫疟原虫中。

在植物中，产生pCho的酶促反应对于正常功能和响应应激都是必不可少的。植物pCho被转化为PtdCho，其构建可以响应温度变化调节其刚性的膜。植物pCho也被转化为分子，帮助植物在高盐中存活。产生植物pCho的酶被称为磷酸乙醇胺甲基转移酶(PMT)。

很快，Goo Lee，华盛顿大学实验室的Joseph Jez(也是生物化学杂志的副主编)的博士后研究员，多年来一直对植物和寄生虫中的PMT着迷。

“了解PMT酶是设计具有改善的抗逆性和增强营养的植物的关键，”Lee说。此外，由于PMT催化的途径存在于寄生虫而非人类中，Lee和Jez的团队正在寻找这种酶的抑制剂来治疗由这些寄生虫引起的疾病。

这项新研究解释了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的PMT如何共享寄生虫PMT的核心特征，在活性位点具有几乎相同的结构。但是植物PMT大约是寄生虫的两倍，大部分可以重新排列以进行多种化学反应。

此外，在植物中发现的三种PMT类型 - 被认为具有相同的功能 - 实际上看起来根据它们在植物中的位置发挥不同的作用。植物生长实验表明，一种PMT对根系发育和耐盐性至关重要，而另外两种对根系没有影响，反而似乎主要在叶片中发现。

从长远来看，这种PMT在不同生物体中的全景图提供了精确设计具有不同功能的酶的途径。

“我喜欢这些类型的故事，我可以从原子[结构]到生理水平来解释为什么这些酶具有不同的形式以及它们如何起作用，”Lee说。