长春花(Catharanthus roseus)能够产生可用于治疗癌症、心律失常和其他疾病的有机化合物。在最新发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS 》的研究中,一个日本研究团队揭示了这些化合物在细胞水平的代谢过程细节。他们的数据表明,存在一种未知机制,调节这些化合物在植物中的创造、移动和分布。
植物基本是静止不动的,为了保护自身免受昆虫、野生动物和疾病的侵害,它们创建出一个化学化合物自卫系统,所涉及的化合物被称为次生代谢物。这些化合物大部分存储于植物细胞的液泡之中,并在动物吞吃植物时被激活。人类使用这些代谢物作为药物和兴奋剂(它们包含尼古丁和咖啡因)已经有很长的历史。
长春花能够产生被归类为萜类吲哚生物碱(terpenoid indole alkaloids,TIAs)的抗肿瘤化合物。在代谢TIAs的过程中,各种中间化合物被创造并穿越不同的细胞,最后到达存储它们的异形细胞或乳汁管细胞。但直到现在依然不清楚每种化合物如何在细胞之间移动,如何控制它们在每种细胞中的创造和存储。

该研究团队使用质谱成像技术和单细胞质谱技术分析了每种化合物在组织和单个细胞中的发布。分析显示,之前认为在表皮细胞中代谢和存储的化合物,实际上大量存在于完全不同的位置--异形细胞。
这些发现表明,可能存在一种调节这些有机化合物在植物中创造、移动和管理的未知机制。此外,阐明有价值的化合物在植物中代谢过程的细节,可能有助于开发新的合成有机化合物的方法。