當我們漫步在PP电子學院椒江校區珍稀瀕危植物園和臨海校區珍稀瀕危植物引種栽培基地,徜徉在PP电子市植物園珍稀瀕危植物專類園,首先映入眼簾的當屬明星植物——七子花。


圖1:PP电子學院珍稀瀕危植物園已收集以七子花爲代表的200余種瀕危植物

圖2:PP电子學院臨海校區珍稀瀕危植物引種栽培基地的七子花植株
七子花是忍冬科落葉小喬木,爲我國特有的單種屬植物。該植物頂生圓錐花序近塔形,由多輪緊縮呈頭狀的聚傘花序組成,每輪含1對具3朵花的聚傘花序及1朵頂生單花(“頂花”),共7朵花(圖2),七子花之名即由此而來。因其獨特的形態特征,七子花普遍被視爲優良的觀賞植物。七子花的自然漫衍區較狹窄,僅在浙江、安徽以及湖北等地零星漫衍。七子花被列爲首批國家二級重點保護野生植物,先後被《中國植物紅皮書―稀有瀕危植物(第一冊)》、《中國物種紅色名錄》(瀕危種)、《中國生物多樣性紅色名錄》(瀕危種)、中國被子植物關鍵類群中高度瀕危種類、中國生物多樣性保護行動計劃優先保護物種和世界自然保護聯盟(IUCN)瀕危物種紅色目錄所收載。金則新教授團隊長期開展七子花保護生物學研究,是我國研究七子花植物的權威學者。金則新教授團隊在七子花種群結構、群落物種多樣性及多度漫衍、瀕危機制及保護對策等研究方面取得巨大突破(圖2中《七子花保護生物學》即爲金則新教授和李鈞敏教授等人編著,由科學出书社出书)。
然而,自1916年Rehder报道七子花以来的一个多世纪,植物学家被其奇特的形态学特征和分子生物学结果相互不能印证的问题所困扰,难以确定其系统位置。该属的花序与忍冬属的盘叶组相似,而其子房和果实的结构则与六道木属接近,说明它是介于忍冬族(tribe Caprifolieae)和北极花族(tribe Linnaeeae)之间的一个类群。目前一部门学者重视经典的形态学特征,认为应将七子花属置于北极花族,而另一部门学者则强调现代分子生物学证据,多倾向于将其归入忍冬族内。准确划分物种的系统位置是对物种实施有效掩护和科学利用的前提,上述七子花属的分类学争议严重阻碍了其掩护与进一步合理开发利用。近日,胡金锋教授团队联合金则新教授团队在权威SCI期刊《Phytochemistry》上发表了题为“Major specialized natural products from the endangered plant Heptacodium miconioides, potential medicinal uses and insights into its longstanding unresolved systematic classification”的研究论文,从化学分类学角度为濒危植物七子花在忍冬科中的系统位置提出新证据。该论文对七子花的化学身分进行了较为系统研究,发现多个新化合物。进而开展了化学分类学分析:将花蕾化学身分HPLC指纹圖谱与另外两种量丰的忍冬科植物忍冬(金银花)与大花六道木进行对比,并进行聚类分析(圖3)。结果发现七子花与忍冬亲缘关系更为接近,应当同被归类于忍冬亚科之下。该结果亦进一步被忍冬与七子花植物次级代谢产物生物合成途径基因的共线性分析所证实(圖4)。

圖3:金銀花、大花六道木和七子花花蕾化學身分HCA聚類分析

圖4:忍冬與七子花植物次級代謝産物生物合成途徑基因的共線性分析
此外,实时发现濒危植物化学身分的药用价值可积极促进其可连续利用与科学掩护。针对以上疏散获得的化学身分,对于一系列抗重大代谢性疾病相关靶点进行了活性研究。研究结果发现两个绿原酸类化合物具有良好的ATP-柠檬酸裂解酶(ATP-citrate lyase,ACL)抑制活性(IC50s: 0.11与1.10 μM),并通过与ACL酶进行分子对接分析了可能的相互作用方式(圖5)。


圖5:七子花可连续开发利用与科学掩护战略
ACL是糖代謝與脂肪酸和膽固醇生物合成的關鍵酶,其作用底物和産物是糖代謝中的關鍵中間産物,同時可作爲脂肪酸合成的底物。高效的ACL抑制劑,能夠從源頭阻斷脂肪酸和膽固醇的生物合成並降低血脂,對于預防或治療糖脂代謝紊亂相关疾病(GLMDs)有着很是好的生长前景。针对该靶点,目前仅有一款小分子药物(贝派地酸,bempedoic acid,Nexletol)于2020年被美国FDA和欧洲药品治理局批准用于高胆固醇血症的治疗,是首个口服非他汀类降脂药。2022年全球贝派地酸市场规模约莫为5千万美元,预计2029年到达2.14亿美元。事实上,在小分子化学药物的研究与开发历程中,药物分子的特异化学结构起着至关重要的作用,所以急需结构新颖且多样的小分子配体作为潜在的GLMDs新靶点抑制剂先导化合物。众所周知,天然产物历来是发现具有新颖结构和新作用机制的创新药物的重要来源。从天然产物(特别是源于成药性相对较高的稀有濒危植物这一奇特药物资源)中发现抗GLMDs的创新药物先导化合物具有重要研究价值。具有奇特来源、新颖结构与奇特作用机制的天然化合物有望在防治GLMDs创新药物研发中取得一席之地或在猛烈竞争中赢得先机。
此前胡金鋒教授團隊/金則新教授團隊在七子花植物化學身分與藥用價值方面已獲得一項專利授權:《七子花提取物在制備ATP檸檬酸裂解酶抑制劑中的用途》(專利號ZL 202011610734.3;發明人:胡金鋒,金則新)。

本次研究结果爲促進積極科學保護、合理開發和利用我國特有瀕危植物七子花資源提供了新的途徑,並爲發現抗重大代謝性疾病的潛在新型藥物先導化合物提供了新的科學線索。本研究是胡金鋒教授團隊針對我國特有稀有瀕危植物化學身分及其生物功效系列研究事情的第三十七(Part XXXVII)部门(Part XXXVII of the “Phytochemical and biological studies on rare and endangered plants endemic to China” series)。这一系列研究事情亦为今年胡金锋教授团队两位青年学者乐成获得国家自然科學基金青年基金立项打下了坚实基础:国家自然科學基金青年科学基金项目:“稀有濒危植物长蕊木兰中芬芳杂萜类身分的定向挖掘及其抗高脂血症活性研究”(No. 82404464,2025-01-01至2027-12-31,万江博士);国家自然科學基金青年科学基金项目:“基于植物激素诱导战略的松杉类濒危植物内生真菌新颖次级代谢产物的发现及其抗菌活性研究”(No. 82404488,2025-01-01至2027-12-31,颜鹂鸿博士)。
该项结果中的药理学研究获得中国科学院上海药物研究所李佳研究员团队的鼎力大举支持。该研究获得了国家自然科學基金重点项目(No. 21937002)和浙江省自然科學基金(No. LY23H300001)以及PP电子学院的经费支持。