闻志强 摘译自

http://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052%2815%2900261-0

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25769286

人参被称为百草之王,具有美容、药用等多重功效。人参皂苷是人参中的主要有效成份,其稀有组分如ckrh1rh2F1等更被报道有抗癌、保肝、抗炎症和治疗糖尿病等多种潜在药用价值。这些稀有人参皂苷大多是原人参二醇(PPD)和原人参三醇(PPT)的糖基化产物。由于找不到合适的尿苷二磷酸糖基转移酶(UTG),人参皂苷的合成止步于PPDPPT

中科院合成生物重点实验室周志华组2014年鉴定出首个人参来源的糖基转移酶UGTPg1,在酵母内特异性催化PPDC-20为羟基糖基化,进而生产稀有皂苷CK。今年他们又有新的进展。他们鉴定了更多的人参来源的位点特异性糖基转移酶,可以催化PPDPPT的不同位点糖基化和糖苷化,生产多种稀有人参皂苷,相关文章发表在Metabolic Engineering Molecular Plant上。

Metabolic Engineering杂志发表的文章中,他们鉴定了两个点特异性的糖基化转移酶UGTPg45UGTPg29。其中UGTPg45能特异性催化PPDC3位羟基糖基化生产稀有皂苷Rh2,而UGTPg29能进一步催化Rh2C3葡萄糖形成1-2糖苷键生产皂苷Rg3。他们在酵母中重构了葡萄糖生产PPDPPD糖基化生成Rh2Rg3的过程,实现了这两种稀有皂苷的人工合成。

在另一篇文章中,他们发现之前在Cell Research上已报道的UGTPg1不仅能催化PPDC20位的羟基糖基化,而且能够催化PPTC20为的羟基糖基化,从而生成有生物活性的人参皂苷F1。另外,他们还鉴定出UGTPg100UGTPg101两种糖基化转移酶,能够分别催化PPTC6位羟基糖基化,分别生成皂苷Rh1F1。其中,UGTPg101还能进一步催化F1糖苷化生成皂苷Rg1。而且他们还通过同源建模和定点突变,鉴定了这些糖基化转移酶的关键活性位点。

上述研究丰富了点特异性糖基转移酶的工具箱,拓展了人工合成稀有人参皂苷的种类,显示了合成生物学在设计和改造微生物细胞工厂生产天然化合物、精细化学品等方面的巨大潜力。


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