天津工业生物所在基于理性设计控制糖基转移酶区域选择性方面取得新进展
来源：天津工业生物技术研究所|发布时间：2021-03-23|【 】
黄酮类糖苷是一类具有多种生物活性的化合物。化学法合成特定糖苷反应需要多步的保护与去保护步骤，合成途径较为繁琐。利用糖基转移酶进行糖基化反应，具有合成步骤少、反应条件温和等特点，但对于含有多羟基的黄酮类化合物，目前筛选到的糖基转移酶常获得不同比例的混合糖苷，如何控制糖基转移酶的区域选择性，获得单一糖苷产物是本领域研究的关键问题。
中国科学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团队，与reetz大师工作室团队（孙周通研究员为执行主任）合作，前期从罗汉果中分离鉴定了糖基转移酶ugt74ac2，能够催化黄酮类化合物水飞蓟宾并生成3-o-葡萄糖苷、7-o-葡萄糖苷以及3,7-o-双葡萄糖苷混合产物（产物比例22%:39%:39%）。为进一步提高该酶催化区域选择性，研究团队采用聚焦理性迭代定点诱变策略（focused rational iterative site-specific mutagenesis，frism），并通过序列保守性分析、晶体结构信息以及rosetta酶设计等方法，对该酶催化口袋进行理性设计，最终仅筛选不到100个突变体，即成功获得分别催化水飞蓟宾c3（94%）、c7（>99%）以及c3,7位（>99%）羟基的突变体，突变体对含氮和硫底物的催化功能得以实现。同时，研究团队与刘卫东副研究员团队合作获得了该酶野生型晶体结构，结合分子动力学模拟研究揭示了酶区域选择性内在机制。该研究为指导同类酶反应设计奠定了基础。
该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金项目以及天津市合成生物技术创新能力提升行动支持，相关研究成果已在green synthesis and catalysis期刊上发表，同期杂志还配发了manfred t. reetz教授对本文的精彩highlight点评，并从方法学开发及应用等角度展望了酶设计改造领域的未来发展方向（doi: 10.1016/j.gresc.2021.01.007）。天津工业生物所博士后李娇和副研究员曲戈为论文共同第一作者，孙媛霞与孙周通为论文的通讯作者。
基于理性设计改造糖基转移酶区域选择性
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