芳香族3-酮酰辅酶A天然侧链缩短缺陷揭示植物苯乙酮生物合成新路径

来自Pear的研究团队通过解析梨（Pyrus）中4-羟基苯乙酮苷（picein）的生物合成途径，首次揭示了植物苯乙酮类化合物的形成机制。研究发现，某些梨品种因过氧化物酶体3-酮酰辅酶A硫解酶（thiolase）功能缺失突变，导致芳香族3-酮酰辅酶A（3-ketoacyl-CoA）β-氧化途径受阻，进而通过水解和自发脱羧生成苯乙酮骨架。该研究为植物次生代谢多样性提供了"功能缺失驱动进化"的新范式。

　　

这项突破性研究揭开了植物界广泛存在但机制成谜的苯乙酮类化合物（acetophenones）生物合成之谜。以梨树（Pyrus）为模式系统，科学家们发现4-羟基苯乙酮葡萄糖苷（picein）的合成始于4-香豆酰辅酶A（4-coumaroyl-CoA），而其关键转折点在于过氧化物酶体中一个出人意料的代谢"事故"——某些栽培品种因3-酮酰辅酶A硫解酶（3-ketoacyl-CoA thiolase）的功能丧失突变，导致芳香族3-酮酰辅酶A在β-氧化（β-oxidation）过程中侧链缩短受阻。

这些"卡壳"的代谢中间体随后被硫酯酶（thioesterase）水解，经过自发脱羧（decarboxylation）的化学魔术，最终变身为苯乙酮骨架。这种罕见的代谢分流现象生动诠释了进化过程中的"退步即进步"哲学——不仅新功能化（neofunctionalization），功能缺失突变同样能推动植物次生代谢（secondary metabolism）的多样化。该发现为理解植物-昆虫（plant-insect）、植物-微生物组（plant-microbiome）等复杂互作关系提供了全新视角，也展示了正向遗传学（forward genetics）在挖掘植物"隐性"代谢通路中的强大威力。