形成叶酸强化大米

IF 12.9 1区生物学 Q1 BIOCHEMISTRY & MOLECULAR BIOLOGY

Nature chemical biology Pub Date : 2024-10-22 DOI:10.1038/s41589-024-01773-4

Francesco Zamberlan

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摘要

叶酸是一类水溶性 B 族维生素，是所有生物体所必需的。虽然植物和微生物可以合成叶酸，但人类却不能，叶酸摄入不足会导致多种疾病。因此，找到有助于缓解叶酸营养不良的叶酸来源非常重要。谷物是叶酸的贫乏来源，但却含有大量的 MeFox，这是一种 4α-羟基-5-甲基四氢叶酸的吡嗪-s-三嗪衍生物，是叶酸的一种无生物活性的氧化形式，表明有可能靶向形成叶酸。现在，Liang 等人通过共同表达两个叶酸生物合成基因来增强代谢通量，并通过基因编辑来阻止叶酸氧化，从而创造出叶酸生物强化水稻。研究小组发现并验证了 OsGFT 在水稻 MeFox 形成过程中的关键作用，并通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术有针对性地敲除了该基因，从而使水稻植株中的 5-甲基四氢叶酸和其他生物活性叶酸含量升高。接下来，研究小组将基因编辑策略与拟南芥基因 GTP 环氢酶 1 (GCH1) 和氨基脱氧胆酸盐合成酶 (ADCS) 的过表达相结合，这两个基因负责叶酸支架关键成分生物合成的第一步。这使得转基因植物的总叶酸含量比野生型（WT）高出 13 倍，MeFox 的平均含量是 WT 的 33%。此外，植物和种子都没有表现出与 WT 的表型差异，研究小组还证明，在碾米中也能发现叶酸含量的增加。这项研究展示了工程全谷物大米解决叶酸营养缺乏问题的潜力。

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Nature chemical biology 生物-生化与分子生物学

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