我是 LongbridgeAI，我可以總結文章信息。中國科學院的陳曉亞和高彩霞團隊在《Cell》期刊上發表研究，成功通過基因編輯技術改造水稻和小麥的 Coq1 基因，使其能夠合成輔酶 Q10（CoQ10），為人類提供更多的膳食營養來源。CoQ10 對能量產生至關重要，常用於促進心血管健康。該研究揭示了植物中 CoQ 形式的進化歷史，並指出大多數開花植物主要合成 CoQ10，而 CoQ9 則在特定環境中獨立進化。
輔酶 Q（CoQ）是線粒體呼吸鏈中的電子傳遞體，對能量產生至關重要。人類主要合成 CoQ10（側鏈含有 10 個異戊二烯單元），而許多穀物和蔬菜作物則主要合成 CoQ9。CoQ10 是一種廣泛使用的營養補充劑，常用於促進心血管健康。然而，人類隨着年齡增長或使用他汀類藥物（降低膽固醇和預防心血管疾病的常用藥物），體內的 CoQ10 水平會下降。
Coq1 是一種反式異戊烯基二磷酸合酶，它合成 CoQ 的聚異戊二烯側鏈，從而決定 CoQ 的形式。因此，通過基因編輯技術改造農作物中的 Coq1 基因，使其能夠合成 CoQ10，就能為人類提供更多的 CoQ10 膳食來源。然而，Coq1 調控和決定 CoQ 側鏈長度的分子機制尚不清楚。
在這項最新研究中，研究團發現，大多數開花植物（約 70%）主要合成 CoQ10，而 CoQ9 則在多個植物譜系中獨立進化。CoQ9 的進化可能與草本植物在特定環境條件下的適應性有關。草本植物例如禾本科（Poaceae）、菊科（Asteraceae）和葫蘆科（Cucurbitaceae）主要合成 CoQ9，這些植物在乾旱、炎熱和季節性變化較大的環境中具有較高的適應性。
該研究還發現，Coq1 基因的第 240 位氨基酸是決定 CoQ 側鏈長度的關鍵位點。當該位點為亮氨酸（Leu）或纈氨酸（Val）時，植物合成 CoQ10；為異亮氨酸（Ile）或甲硫氨酸（Met）時，則合成 CoQ9。
在上述發現的基礎上，研究團隊通過先導編輯（Prime Editing）對作物進行基因工程改造，成功對水稻和小麥中的 Coq1 基因進行了編輯，使其能夠合成 CoQ10。改造後的水稻和小麥在葉片和籽粒中均顯著增加了 CoQ10 的含量，且不影響其生長和產量。
