合成生物催化剂摘译自Elucidation of the pathway for biosynthesis of saponin adjuvants from the soapbark tree | Science

  皂皮树皂苷是一种优良的疫苗佐剂，其化学结构复杂，唯一来源是从皂皮树(Quillaja saponaria)中提取。皂皮树中有100多种皂苷， QS-7和QS-21均已被用于疫苗佐剂，提取后还需进一步分离纯化，加大了生产应用难度。

近日，英国约翰英纳斯中心Anne Osbourn在《Science》发表文章“Elucidation of the pathway for biosynthesis of saponin adjuvants from the soapbark tree”阐明了QS中间体皂皮酸的生物合成途径，进一步在烟草中实现了QS-7的异源生产。包括QS-7和QS-21，约有三分之一的QS存在一个共同的核心骨架。这个骨架由皂皮酸（quillaic acid,QA）、C-3 处连接的糖链和 C-28 处连接的糖链构成。作者首先对皂皮树基因组进行测序，通过基因挖掘和组合表达在烟草中确定了16种途径酶，在实现了QA的生成。QA的C-3处支链三糖由D-葡萄糖醛酸，D-半乳糖和D-木糖组成，C-28处的四糖由D-岩藻糖、L-鼠李糖、D-木糖和D-芹菜糖构成。作者据此找到了QA中C-3和C-28位糖基化修饰的酶，另外发现了一种D-岩藻糖基化的途径，它由附着在QA上的4-酮-6-脱氧-D-葡萄糖原位形成，而不是在转移前合成。接下来作者研究了合成QS-7的三步额外修饰，添加L-鼠李糖、D-葡萄糖和乙酰基。作者找到葡萄糖基转移酶Qs0321940 (UGT91AP1)、乙酰基转移酶Qs0206480 (QsACT1)和鼠李糖基转移酶成功地阐明QS-7的合成通路并在异源宿主烟草中重组了该途径，产量与除树皮以外的其他组织中提取水平相当，达到7.9 毫克/克干重。

  综上，该研究为深入了解皂皮树皂苷的合成与演化提供新的见解，为异源表达生产QS-21及其他皂皮树皂苷分子开辟了道路。