甘草黄酮合酶Ⅱ催化甘草素特异性合成7,4'-二羟基黄酮

利用同源序列比对和分子进化树分析从胀果甘草转录组数据库中挖掘并成功克隆到2个黄酮合酶基因:Gur.gene26505和Gur.gene26116。经表征Gur.gene26505为黄酮合酶Ⅱ,具有催化甘草素特异性合成7,4′-二羟基黄酮的特性,而Gur.gene26116为黄烷酮2位羟化酶,可催化甘草素生成包括7,4′-二羟基黄酮在内的三种产物。进一步通过蛋白质结构预测、分子对接和分子动力学模拟探究了黄酮合酶Ⅱ(Gur.gene26505)催化合成7,4′-二羟基黄酮特异性的原因。由于Gur.gene26505活性口袋附近特有的刚性结构β片层使大位阻苯丙氨酸残基翻转至羟化中心下方,消除了羟化产物2-羟基甘草素进入脱水中心的阻力进而发生C_(2)-C_(3)位的脱水反应特异性生成7,4′-二羟基黄酮。最后通过基因过表达、反应条件优化和强化菌体生长建立了7,4′-二羟基黄酮特异性合成的最佳细胞催化工艺,使甘草素转化率达到了76.67%。

生物催化天然产物的糖基改构与进展

糖基改构是一种十分重要且独特的天然产物结构修饰方式,能有效改善天然产物的水溶性、稳定性及药理活性,在自然界中由相关的糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)催化完成。植物天然产物的糖基改构主要通过尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate glycosyltransferases,UGTs)实现,然而大多数UGTs的催化活性、稳定性、底物特异性、区域选择性较低,难以满足工业催化要求。本文综述了发生糖基化天然产物的种类及其相关糖基转移酶的分类、挖掘、表征、改造,为开展提高UGTs催化效率的研究提供参考。