研究發現植物輔酶Q合成途徑關鍵酶

　　12月8日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心陳曉亞研究組在Science Advances上，發表了題為A unique flavoenzyme operates in ubiquinone biosynthesis in photosynthesis-related eukaryotes的科研論文。該研究鑒定了真核生物線粒體中輔酶Q合成途徑的苯環6位羥化酶CoqF，發現CoqF廣泛存在于植物、藻類、頂復動物、眼蟲等類群。該工作系統分析比較了真核生物兩類苯環6位羥化酶CoqF和Coq7的進化與分布。

　　輔酶Q（coenzyme Q，CoQ），又稱泛醌（ubiquinone），是一種存在于所有真核生物和部分細菌的萜苯醌類化合物，是線粒體氧化呼吸鏈的電子傳遞體，也是人體必需的營養成分。輔酶Q缺乏會導致嚴重的疾病，影響神經系統、骨骼肌、心臟、腎臟等組織和器官的功能。隨著年齡增加，成年人體內輔酶Q含量逐漸降低，而服用他汀類藥物、其他疾病等因素也會造成輔酶Q的繼發性缺乏。人類可以從日常飲食中補充輔酶Q，但蔬菜、水果、谷物等植物性食物中的輔酶Q含量較低。目前，植物輔酶Q合成途徑尚未完全解析。

　　苯環6位羥化酶是輔酶Q合成途徑的倒數第二步酶。酵母和人體內催化該步反應的是二鐵羥化酶Coq7，而植物沒有Coq7的同源蛋白。科研人員在模式植物擬南芥中發現一個黃素單加氧酶，能夠回補大腸桿菌和酵母6位羥化酶突變株，命名為CoqF。該酶在植物中普遍存在，包括糧食作物、油料作物和蔬菜。植物缺失CoqF胚胎致死，而人的6位羥化酶Coq7可以回補植物突變體，說明二者可以相互替代。

　　大數據分析表明，Coq7廣泛分布于真菌和動物中，也存在于其他真核生物類群，表明Coq7可能來自真核生物的共同祖先，而CoqF則主要分布在植物、綠藻和一些其他藻類中，且多次發生水平轉移。此外，CoqF還存在于瘧原蟲、弓形蟲和隱孢子蟲等頂復門寄生蟲中，為相關新藥研發提供了靶點。

　　研究工作得到國家自然科學基金委員會、國家重點研發計劃、上海市科學技術委員會及上海市綠化和市容管理局辰山專項的資助。上海辰山植物園等的科研人員參與該工作。

　　論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl3594

CoqF和Coq7——真核生物輔酶Q合成途徑中兩種不同的苯環6-羥化酶