苯乙醇苷类化合物是常见于药用植物的重要类型天然产物。毛蕊花糖苷是苯乙醇苷类天然产物的明星分子之一，是肉苁蓉和地黄等多种药用植物的重要活性成分。毛蕊花糖苷具有抗氧化、抗炎症反应、免疫调节、抗肿瘤以及伤口愈合等多种生理功能。最近研究显示，毛蕊花糖苷具有神经保护活性，在神经退行性疾病，如帕金森病和阿尔茨海默病中能够发挥神经保护作用。毛蕊花糖苷在医药、营养食品等领域具有重要应用价值。传统的毛蕊花糖苷生产方式主要依赖于植物提取。 

　　中国科学院天津工业生物技术研究所刘涛研究员带领的天然化合物研究团队首次完成了毛蕊花糖苷的生物合成途径解析，并实现了微生物异源合成。研究团队前期鉴定了催化桂叶苷A生成桂叶苷B的鼠李糖基转移酶（Yang et al., Org. Lett, 2021），并推测了一条以红景天苷为中间体的毛蕊花糖苷生物合成途径，即红景天苷在酰基转移酶的作用下产生桂叶苷A，桂叶苷A经过鼠李糖基转移酶的作用生成桂叶苷B，最后经过羟化酶（osmanthoside B hydroxylase, OBH）的催化生成毛蕊花糖苷。 

　　本研究通过转录组分析、差异表达分析等方法，分别从地黄等植物的转录组中挖掘出1组序列相似度达80%以上的BAHD酰基转移酶（hydroxycinnamoyl-CoA:salidroside hydroxycinnamoyltransferase，SHCT），体外酶活测定表明，该类酶以对香豆酰基CoA为供体，催化红景天苷葡萄糖基团的4位酰基化，形成桂叶苷A。类似的方法，从地黄等物种鉴定出一组CYP98家族P450酶 （Osmanthuside B hydroxylase, OBH），通过在酵母中表达，粗酶、微粒体反应等方法，证实该类酶同时具有催化桂叶苷B的酪醇和香豆酸基团的羟化反应的功能，能够形成毛蕊花糖苷。通过烟草瞬时表达，进一步验证了SHCTs和OBHs的功能。最后，经过生物合成途径设计创建、P450酶N-端改造等，在大肠杆菌中实现了毛蕊花糖苷的微生物异源合成。  

　　本研究为苯乙醇苷类化合物生物合成的一个重要进展，为药用植物复杂苯乙醇苷类活性成分的途径解析及工业微生物发酵合成奠定了坚实基础，也拓展了对植物苯丙素类化合物代谢的认知。 

　　该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动和广东省重点领域研发计划的资助。相关结果发表在Plant Communications期刊上，并申请专利3项。中国科学院大学博士生杨一涵和天津工业生物所博士后席道义为论文共同第一作者，硕士研究生吴亚男参加了相关研究，天津工业生物所刘涛研究员为论文通讯作者。 

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毛蕊花糖苷的生物合成途径

毛蕊花糖苷等的大肠杆菌异源合成