本网讯 近日，学校、湖北时珍实验室中药品质多组学研究团队在湖北时珍实验室首席科学家陈士林院士的指导下，围绕黄连药用次生代谢物生物合成研究取得系列进展。

研究团队在Horticulture Research（JCR分区Q1，中科院1区TOP期刊，IF: 8.5）上发表题为：《Multi-omics analysis reveals structural and transcriptional regulation specificity underlying differential benzylisoquinoline alkaloid accumulation in Coptis》的研究论文，系统解析了不同黄连种间生物碱差异积累的结构与转录调控基础。该论文以味连（Coptis chinensis）和云连（C. teeta）两种主要黄连药材基原植物为研究对象，整合多组学技术深入比较分析了黄连生物碱成分积累差异的外在微观组织结构与内部基因调控特异性，首次将组织结构特化、代谢物空间分布与转录调控网络三重证据整合于一体解释差异性形成的机制，为黄连药材的品质评价、生物育种与生产种植提供了关键科学依据，也为理解植物次生代谢产物在物种分化与环境适应中的演化规律提供了全新视角。刘义飞教授和刘迪副教授为该论文的共同通讯作者，博士研究生田徐芳及已毕业的硕士研究生杨思雨、汪思雨为论文共同第一作者。

黄连属不同物种中BIA差异积累机制

研究团队在Plant Biotechnology Journal（JCR分区Q1，中科院1区TOP期刊，IF: 10.5）上发表题为“Structural Elucidation and Engineering of the (S)-scoulerine 2-O-Methyltransferase Enabling Regioselective Epiberberine Biosynthesis in Coptis chinensis”的研究论文。该研究针对表小檗碱合成关键S2OMT酶区域选择性机制不明，且催化效率低等科学问题，综合运用多组学挖掘、蛋白晶体学、量子力学/分子力学计算及定点突变等技术，首次解析了植物中S2OMT酶的三维晶体结构，揭示了其由His253-Asp254-Glu312构成的保守催化三联体及水介导氢键网络协同作用的催化机制，并且明确了CcOMT8底物口袋中亲水残基富集与空间位阻减小是决定C2位区域选择性识别的分子基础。在此基础上，采用聚焦理性迭代定点突变（FRISM）策略对酶进行工程化改造，最终获得突变体S109L/C250A/L300A，其催化活性较野生型提升近5倍，催化反应速率也提升2倍以上，为表小檗碱的合成生物学高效制备提供了关键酶工具。刘义飞教授、陈士林院士以及黄伟副教授为论文共同通讯作者，药学院博士后宋军、刘迪副教授，博士生陈诗、硕士生谭玉峰为论文共同第一作者。

CcOMT8区域选择性甲基化的结构基础

上述研究成果从物种差异形成与酶催化机制两个层面系统阐明了黄连中药用成分的合成机理及品质形成基础，为优质药材育种和关键活性成分的生物合成提供了理论依据。以上研究工作得到了湖北时珍实验室首席科学家项目、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅优秀中青年科技创新团队项目和湖北中医药大学重点项目等支持。

近年来，团队在陈士林院士的指导下，认真贯彻落实省委、省政府关于加快推进中医药强省战略部署，破解中药资源开发不充分、创新药物研发基础薄弱等难题，发布了华中本草多组学成分库，持续围绕泛神农架地区特色中药资源开展系统的品质评价与开发应用工作，为湖北省中药产业高质量发展和“51020”现代产业体系建设提供助力。