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天津工业生物所在原人参三醇型皂苷的糖基化修饰与合成研究方面取得新进展

  

  人参皂苷是人参、三七、西洋参等人参属名贵药材的主要活性物质,具有抗肿瘤、改善心血管功能、增强身体机能等生理学功效,在食品、医药和保健品等领域有广泛的应用。糖基转移酶催化的糖基化修饰反应对人参皂苷结构及生理活性多样性的形成至关重要。此外,糖基化反应是细胞工厂中人参皂苷合成途径的限速反应,因此挖掘具有高效催化活性的糖基转移酶对人参皂苷的生物合成具有重要意义。 

  中科院天津工业生物技术研究所孙媛霞研究员带领的功能糖与天然活性物质研究组与张学礼研究员带领的微生物代谢工程研究组在原人参三醇型皂苷的糖基化修饰与合成研究方面取得新进展。前期,微生物代谢工程研究组将人参皂苷苷元合成途径的相关基因导入酿酒酵母细胞,并对合成途径中的关键基因进行优化表达,构建了高产原人参二醇和原人参三醇的酵母细胞工厂。针对植物源糖基转移酶异源表达差和催化效率低等技术难题,功能糖与天然活性物质研究组与微生物代谢工程研究组共同合作,从枯草芽孢杆菌筛选获得糖基转移酶Bs-YjiC,该酶以多种UDP-糖为糖供体催化原人参三醇合成不同的人参皂苷化合物;其中,以UDP-葡萄糖为糖供体可催化原人参三醇的C3-OHC6-OHC12-OH糖基化,合成包括稀有人参皂苷Rh1在内的5种天然与非天然原人参三醇型人参皂苷。Bs-YjiC对原人参三醇的C3-OHC12-OH具有选择偏好性,主要合成非天然人参皂苷3-O-β-D-glucopyranosyl-12 -O-β-D-glucopyranosyl-20(S)-protopanaxatriol。比对微生物源糖基转移酶Bs-YjiC和多个植物源糖基转移酶的酶动力学常数,发现Bs-YjiC对原人参三醇具有更优的催化性能。该研究不仅为人参皂苷的高效合成提供了强有力的催化工具酶,还为百草类新药的研发提供了丰富的创新先导化合物。 

  上述研究获得国家自然科学基金的资助,相关成果发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry期刊,天津工业生物所孙媛霞研究员和张学礼研究员为共同通迅作者,助理研究员戴隆海博士为论文第一作者。 

  文章链接  

 

  糖基转移酶催化修饰原人参三醇(PPT)示意图 

  微生物源糖基转移酶(Bs-YjiC),人参植物源糖基转移酶(PgUGT1PgUGT100PgUGT101), 新型人参皂苷化合物(1235