糖苷類化合物是中藥中一類重要的活性成分,,也是藥物先導(dǎo)分子的重要來源,,中藥中糖苷類化合物常以酰基化的形式存在,,其中丙二?;浅R姷孽;〈问街?。丙二?;〈诟纳铺擒疹惢衔镉H脂性,保護(hù)糖基部分免受降解等過程中發(fā)揮重要的作用,。利用化學(xué)法進(jìn)行丙二?;揎椡ǔ龅竭x擇性差、成本高且環(huán)境不友好等問題,,因此糖苷類化合物的酶法?;揎棧约熬哂行路f催化活性丙二?;D(zhuǎn)移酶的尋找備受關(guān)注,。
管花肉蓯蓉(Cistanchetubulosa)是中藥肉蓯蓉的基原植物,含有以苯乙醇苷類化合物為代表的結(jié)構(gòu)多樣,、生物活性顯著的?;擒疹惓煞帧1敝嗅t(yī)團(tuán)隊在對其?;D(zhuǎn)移酶進(jìn)行研究的過程中,,發(fā)現(xiàn)一個新型花色素苷丙二酰基轉(zhuǎn)移酶CtMaT1,。體外酶催化活性顯示,,CtMaT1除能催化花色苷類化合物發(fā)生丙二酰基化反應(yīng)外,,還可接受苯乙醇苷,、二苯乙烯苷,、萘酚苷、蒽醌苷,、黃酮苷,、二氫黃酮苷、黃酮醇苷,、異黃酮苷,、查耳酮苷、xanthone苷,、香豆素苷,、木脂素苷、環(huán)烯醚萜苷,、氰苷,、二萜苷及三萜皂苷類等不同結(jié)構(gòu)類型糖苷類化合物為底物,催化相應(yīng)單/雙丙二?;a(chǎn)物的生成,,是迄今為止報道的底物雜泛性最強的丙二酰基轉(zhuǎn)移酶,。其中苯乙醇苷,、二苯乙烯苷、蒽醌苷,、木脂素苷,、環(huán)烯醚萜苷及復(fù)雜結(jié)構(gòu)三萜皂苷類化合物的酶法丙二酰基化修飾均為首次報道,。研究進(jìn)一步構(gòu)建了“一鍋法”反應(yīng)體系并將其應(yīng)用于系列具新穎結(jié)構(gòu)的丙二?;〈擒疹惢衔锏闹苽洹Mㄟ^對酶催化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的精確鑒定,,發(fā)現(xiàn)CtMaT1催化的丙二?;磻?yīng)特異性地發(fā)生在底物葡萄糖鏈的6位羥基,是一個兼具底物雜泛性和催化位置特異性的丙二?;D(zhuǎn)移酶,。
基于CtMaT1獨特的催化活性,利用AlphaFold2對CtMaT1的蛋白三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測,,并結(jié)合分子對接,、分子動力學(xué)模擬和QM/MM計算揭示了CtMaT1識別底物雜泛性、葡萄糖苷類底物偏好性及催化位置特異性的分子機制,,同時結(jié)合蛋白定點突變獲得了雙丙二?;a(chǎn)物產(chǎn)率升高的突變體,并通過MM/GBSA反應(yīng)結(jié)合能分析探討了突變體活性改變的分子機制,。
此項研究鑒定了首個兼具底物雜泛性及催化位置特異性的丙二?;D(zhuǎn)移酶,,為藥用活性丙二酰糖苷類化合物的制備提供了新的途徑,也為含丙二?;〈擒疹惢衔锷锖铣晒こ叹臉?gòu)建提供了基因元件,,亦為植物來源丙二酰基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)與功能的研究提供了參考依據(jù),。相關(guān)研究結(jié)果近日以“Molecular characterization and structure basis of a malonyltransferase with both substrate promiscuity and catalytic regiospecificity from Cistanche tubulosa”為題在線發(fā)表于藥學(xué)領(lǐng)域中科院一區(qū)期刊Acta Pharmaceutica Sinica B (DOI:10.1016/j.apsb.2024.02.007),。北京中醫(yī)藥大學(xué)北京中醫(yī)藥研究院副研究員劉曉為該文的第一作者及共同通訊作者,,中藥學(xué)院2017屆碩士畢業(yè)生劉雨雨為論文第二作者,,屠鵬飛教授、史社坡研究員,、李軍研究員為該文的
共同通訊作者,。該項工作得到了國家重點研發(fā)計劃“合成生物學(xué)專項”,國家自然科學(xué)基金,,北京市自然科學(xué)基金,,北京中醫(yī)藥大學(xué)揭榜掛帥項目,中國科協(xié)青年人才托舉項目等課題的資助,。