周正 李卿 陈万生 张磊

（1. 海军特色医学中心，上海 200433；2. 海军军医大学附属长征医院药学部，上海 200003；3. 海军军医大学药学院，上海 200433）

天然产物根据其生源途径，分为初生代谢产物和次生代谢产物。初生代谢产物大多由生物大分子（多糖、核酸、脂类和蛋白质）的合成和降解形成，对维持植物基本的生命活动具有不可替代的作用，贯穿生命的全程；次生代谢产物则是生物体特有的代谢途径中所产生的各种特殊分子类型，其骨架往往比初生代谢产物更为复杂，往往发生在生命过程的某一阶段。

控制天然产物生物合成的基因决定了不同种类天然产物的产生与累积，即基因的多样性导致天然产物结构多样性。目前，药用植物天然产物的研究中最前沿的科学问题是：各种复杂的天然产物是如何形成的？能否通过调控，大量获得提取困难、结构复杂、应用需求广泛的天然产物。为了解决这些问题，需要解析天然产物生物合成途径中关键酶的功能，了解这些基因的表达和调控，进而对整个代谢网络进行调控，甚至将不同来源的生物合成相关的代谢途径模块化，在底盘细胞上进行组装，利用合成生物学的手段，实现各种重要的药用植物天然产物的高效生物合成和规模化生产。而所有问题的本源便是生物合成途径和关键催化酶的解析。

本文针对药用植物天然产物生物合成及关键催化酶的研究策略进行系统综述，从药用植物天然产物生物合成途径的推测、天然产物生物合成关键催化酶的发现与预测、酶的表达特征研究、体内酶功能研究、酶催化特征研究、酶结构解析与优化、合成生物学研究这6个方面进行总结和讨论。……