合成生物催化剂工程:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.2c00371?ref=pdf

天然产物如萜类、黄酮类和生物碱是主要来源于植物和微生物的生物活性分子。糖基化是对天然产物进行修饰和调节其功能的一种重要方式。近年来,糖基化在药物开发、食品和化妆品工业中得到了应用。二磷酸尿苷(Uridine diphosphate,UDP)糖基转移酶通常催化糖基化,将UDP-糖转移到各种受体上。天然产物糖基化过程中最常见的糖供体是UDP-葡萄糖(UDP-GLC)。天然产物体外酶促糖基化的一个问题是 UDP-Glc 作为糖供体成本过高,此外,反应后蔗糖合成酶很难从反应物中分离出来,进一步增加了分离费用。因此,这些产品的工业应用受到了这些问题的限制。

近日,来自北京理工大学的冯旭东等人在《ACS Synthetic Biology》上发表文章”Direct Yeast Surface Codisplay of Sequential Enzymes with Complementary Anchor Motifs: Enabling Enhanced Glycosylation of Natural Products”,作者建立了一种直接的酵母表面共展示策略,采用了两个互补的锚定基序,Agα1和Pir1,使得尿苷二磷酸糖基转移酶( uridine diphosphate-glycosyltransferase,UGT)和蔗糖合成酶(sucrose synthase,SUS)在毕赤酵母中用于天然产品的糖基化。作者通过将UGT和SUS与锚定基序连接起来,展示了UGT和SUS的化学计量比、数量和组装顺序。此外,表面共展示菌株UGT-PIR-SUS-Agα表现出比单展示菌株和其他自由展示菌株更高的热稳定性。将UGT-PIR-SUS-Agα用于甘草次酸(glycyrrhetinic acid,GA)的糖基化反应,以蔗糖为糖供体,成功地合成了GA-3-O-GLC。这产生的GA-3-O-Glc浓度分别是各自对照菌株(酶质量负载量超过20倍)和混合单展示菌株UGT-Agα与SUS-Pir的7.5~20倍和5.3倍,这一增长是由于菌株UGT-Pir-Susagα的生化特性和底物通道效应的改善。通过引入更多的互补锚定基序,这种可延展的直接细胞表面共展示策略可以很容易地应用于其他双酶或多酶级联。

综上所述,本研究开发了一个良好的UGT和SUS表面共展示平台,可用于天然产物的高效糖基化。此外,基于互补锚定基序的直接表面共显示策略可以很容易地扩展到其他酶的级联。

(徐少元 摘译)


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