研究發現皂苷合成途徑關鍵酶
2021-12-05 17:58:30吳曉燕
天然產物研究與開發 2021年1期
三萜類皂苷是重要的醫藥原料，由一個或多個糖基結合在三萜苷元上，被用于制造可的松、睪丸素、黃體酮和口服避孕藥等二十幾種甾體激素，也可用于制取洗滌劑、乳化劑、發泡劑、防腐劑等。許多植物都生產皂苷，但其生產路徑尚不清楚。
2020年11月16日Nature Communication報道，日本大阪大學等機構的研究團隊合作突破性地發現了皂苷合成中糖基化環節的重要細節，并在酵母中成功構建了生產甘草皂苷的工程化生物合成途徑，為以皂素為原料的高價值產品的商業化生產鋪平了道路。
之前普遍認為是UDP依賴性糖基轉移酶(UDP-dependent glycosyltransferase，UGT)催化三萜苷元的糖基化，但UGT催化甘草皂苷和各種大豆皂苷C-3位的保守葡萄糖醛酸部分轉移的作用尚未確定。此次，研究者突破性地發現纖維素合酶超家族衍生的糖基轉移酶(cellulose synthase superfamily-derived glycosyltransferase，CSyGT)能催化三萜苷元的3-O-葡萄糖醛酸糖基化。研究者通過三種豆科植物(甘草、大豆和日本蓮)的基因共表達分析，揭示了CSyGTs在皂苷生物合成中的作用，研究者還在釀酒酵母體內對CSyGTs功能進行驗證。
研究發現，CSyGT突變體不積累大豆皂苷， 但在內質網中異位表達的CSyGTs成功地補充大豆皂苷生物合成。這一發現顛覆了以往的認知，填補了以往知識的空白。研究者還在酵母中成功構建生產了甘草皂苷的途徑，開辟了通過大規模培養工程酵母細胞來工業生產有價值的皂苷的新途徑。
吳曉燕編譯自https://phys.org/news/2020-11-newly-enzyme-valuable-bioactive-saponins.html
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19399-0
原文標題：A cellulose synthase-derived enzyme catalyses 3-O-glucuronosylation in saponin biosynthesis
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