时间：2023-03-28
来源：生物合成室
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中国医学科学院药物研究所朱平研究团队近期在国际知名期刊green chemistry全文发表题为：“combining protein and metabolic engineering to achieve green biosynthesis of 12β-o-glc-ppd in saccharomyces cerevisiae”（green chemistry, 2023, 25: 1356-1367. doi: 10.1039/d2gc04380g）的研究论文，报道了利用代谢工程和蛋白质工程相结合的绿色合成技术在酿酒酵母中生产非天然人参皂苷12β-o-glc-ppd的研究，论文同时被作为当期杂志封面内页图片故事予以推介（图1）。
人参皂苷（ginsenosides）是名贵药材人参的主要活性成分，具有抗癌、抗炎、抗氧化和抗糖尿病等多种药理活性。已知的天然人参皂苷均由人参皂苷苷元的c3-oh、c6-oh或c20-oh经糖基化生成，但在人参中从未发现c12- oh糖基化皂苷。据报道，以原人参二醇（ppd）为前体化学合成的c12-oh糖基化皂苷12β-o-glc-ppd 比天然人参皂苷具有更强的抗肺癌活性。在前期工作中，从枯草芽孢杆菌（bacillus subtilis）中挖掘到糖基转移酶ugt109a1，能够催化ppd糖基化生成3β,12β-di-o-glc-ppd。为了利用合成生物学技术大量绿色制造12β-o-glc-ppd，团队首先利用蛋白质工程获得ugt109a1突变体ugt109a1-k73a，其催化活性比野生型大幅度提高；然后从短乳杆菌（lactobacillus brevis）中筛选获得能够高效水解3β,12β-di-o-glc-ppd 的c3位糖基从而生成12β-o-glc-ppd的β-糖苷酶bgy2；最终通过模块化工程策略将ugt109a1-k73a和bgy2基因转入优化过的产ppd的酿酒酵母底盘细胞，构建了12β-o-glc-ppd的生物合成途径（图2）。在摇瓶水平，工程菌中12β-o-glc-ppd的产量可达38.6 mg/l。该工作为深入开展12β-o-glc-ppd的抗肿瘤药物研发奠定了基础。
杨金玲研究员和朱平研究员为该论文的共同通讯作者，博士生周宸、助理研究员陈天娇和博士生顾安頔为共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金（81673341）、北京市自然科学基金（7212158）、国家重点研发计划（2022yff1100300）和中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2021-i2m-1-029）的资助。
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