研究發(fā)現(xiàn)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(fā) 2021年1期
三萜類皂苷是重要的醫(yī)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(fā)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(fā)現(xiàn)了皂苷合成中糖基化環(huán)節(jié)的重要細節(jié)，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(yè)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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(guī)模培養(yǎng)工程酵母細胞來工業(yè)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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