喜树内生真菌Aspergillus tennesseensis中喜树碱生物合成途径的解析及其高效转化机制研究

本研究针对喜树碱(CPT)依赖植物提取导致的产能瓶颈问题，从喜树种子中分离出内生真菌Aspergillus tennesseensis，首次发现其通过strictosidinic acid中间体存在双CPT合成路径，并证实1%甲醇处理可使菌丝体CPT产量提升9倍(48.9→441.2 ng/g)，培养液提升14.5倍(0.9→13.4 μg/L)。该研究为真菌替代植物生产抗癌药物CPT提供了新策略。

　　

喜树碱(CPT)作为拓扑异构酶I抑制剂，其衍生物拓扑替康和伊立替康已成为临床重要抗癌药物。然而，传统依赖喜树(Camptotheca acuminata)和印度紫树(Nothapodytes nimmoniana)提取的生产方式导致野生资源濒危，化学合成又面临步骤复杂的困境。更令人担忧的是，植物内生菌在实验室传代过程中常出现次级代谢产物衰减现象。这些现实问题促使科学家寻找可持续的CPT生产方案——内生真菌因其与宿主植物的共生进化关系，被认为可能具备完整的CPT合成能力，但此前从未发现其含有strictosidinic acid等关键中间体。

上海市园林科学规划研究院的研究团队通过高通量筛选，从喜树种子中分离出71株纯化菌株，最终锁定CPT产量最高的CUIZT1菌株。结合形态学和分子鉴定，确认其为Aspergillus tennesseensis。研究采用HPLC和LC/MS定量检测CPT产量，运用UPLC-QTOF-MS技术首次在真菌中发现strictosidine和strictosidinic acid两种关键中间体，揭示其可能存在不同于植物的双CPT合成路径。通过添加喜树种子粉末作为前体，发现该菌株对10-羟基喜树碱(10-hydroxycamptothecin)具有224%的转化增强效应，且1%甲醇处理能显著激活CPT合成通路。

在"Chemical profiling of endophytic fungus for CPT"部分，研究通过多反应监测模式(MRM)检测到m/z 349 ([M+H]⁺)等特征离子峰，证实真菌CPT与标准品结构一致。"Discussion"部分指出，这是首次在真菌中发现strictosidinic acid介导的CPT合成路径，其优先催化10位羟基化的特性与植物9位羟基化倾向形成鲜明对比。甲醇作为表观遗传调控剂，可能通过改变组蛋白乙酰化状态激活沉默基因簇。

该研究的突破性在于：一方面证实内生真菌具有独立于宿主的CPT合成能力，为合成生物学提供新元件；另一方面建立甲醇诱导和生物转化双轨增产策略，使CPT产量达到工业化生产参考阈值。更深远的意义在于，发现strictosidinic acid这一"分子桥梁"可能介导植物-真菌间的代谢物水平基因转移，为解析天然产物进化起源提供新视角。论文发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，为抗癌药物的绿色生产开辟了新途径。