2023年10月20日，我院天然药物及仿生药物全国重点实验室叶敏/乔雪研究团队在国际期刊Nature Communications在线发表了题为“Insights into the missing apiosylation step in flavonoid apiosides biosynthesis of Leguminosae plants”的研究论文。
芹糖是一种含有叔醇基团的支链戊糖。目前已报道约1200个植物来源的芹糖苷，其中黄酮类芹糖苷占比最大，且在植物生长调控中发挥类激素作用。但是芹糖苷类成分的生物合成途径尚不清楚，芹糖转移酶的催化机制亦不明确。由于其结构特殊，化学合成芹糖基团步骤繁琐且不经济。因此挖掘可识别催化芹糖的糖基转移酶具有重要意义。
豆科植物甘草具有补脾益气，祛痰止咳，调和诸药的功效，有“国老”之誉。芹糖甘草苷是其主要活性成分之一，叶敏团队长期从事甘草研究，因此以甘草为研究对象挖掘芹糖转移酶。
在该研究中，根据芹糖甘草苷在甘草植株不同部位的成分含量差异及基因表达差异，作者利用“全基因关联分析法”挖掘得到芹糖转移酶GuApiGT，是自然界发现的第一个酚类芹糖转移酶。通过晶体结构分析、分子对接与动力学模拟、理论计算、定点突变实验等系列研究，验证了R368L369G370S371D372H373关键Motif对GuApiGT芹糖供体选择性的重要性。进一步利用关键Motif挖掘得到了豆科植物中的121条芹糖转移酶候选基因，并验证了4条基因的功能。最后，在本氏烟草中重构了芹糖甘草苷的从头合成途径，产量可达5.46 mg/g (DW)和4.73 mg/g (DW)。通过改变黄酮模块的基因组合，还成功实现了其它8种黄酮芹糖苷的合成。
北京大学药学院2020级硕博连读研究生王昊天和博士后王子龙为论文的第一作者，北京大学药学院叶敏教授、乔雪研究员和瑞典乌普萨拉大学李俊豪博士为论文的通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金重大项目（81891010/81891011）、国家杰出青年科学基金（81725023）、博管会博新计划（BX20220022）、博士后基金（2023M730131）的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42393-1
天然药物及仿生药物全国重点实验室 供稿
