研究發(fā)現(xiàn)皂苷合成途徑關(guān)鍵酶

三萜類(lèi)皂苷是重要的醫(yī)藥原料，由一個(gè)或多個(gè)糖基結(jié)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(chǎn)皂苷，但其生產(chǎn)路徑尚不清楚。

2020年11月16日Nature Communication報(bào)道，日本大阪大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)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(xì)節(jié)，并在酵母中成功構(gòu)建了生產(chǎn)甘草皂苷的工程化生物合成途徑，為以皂素為原料的高價(jià)值產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)鋪平了道路。

之前普遍認(rèn)為是UDP依賴(lài)性糖基轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guò)三種豆科植物(甘草、大豆和日本蓮)的基因共表達(dá)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(nèi)對(duì)CSyGTs功能進(jìn)行驗(yàn)證。

研究發(fā)現(xiàn)，CSyGT突變體不積累大豆皂苷， 但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中異位表達(dá)的CSyGTs成功地補(bǔ)充大豆皂苷生物合成。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了以往的認(rèn)知，填補(bǔ)了以往知識(shí)的空白。研究者還在酵母中成功構(gòu)建生產(chǎn)了甘草皂苷的途徑，開(kāi)辟了通過(guò)大規(guī)模培養(yǎng)工程酵母細(xì)胞來(lái)工業(yè)生產(chǎn)有價(jià)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(biāo)題：A cellulose synthase-derived enzyme catalyses 3-O-glucuronosylation in saponin biosynthesis