中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院/交叉學(xué)科研究院黎勝紅/劉燕團(tuán)隊(duì)在中藥薺菜多功能二倍半萜合酶及其產(chǎn)物抗肝纖維化潛力研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“From monocyclization to pentacyclization: a versatile plant cyclase produces diverse sesterterpenes with anti-liver fibrosis potential”為題，于2025年1月10日發(fā)表在Advanced Science雜志（中科院一區(qū)，TOP期刊），揭示了中藥薺菜中新穎的多功能二倍半萜合酶CbTPS1及其產(chǎn)物的抗肝纖維化潛力。中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院郭凱教授、博士生唐雪、中科院昆明植物研究所劉艷春助理研究員為論文共同第一作者，黎勝紅研究員和劉燕教授為論文共同通訊作者。

薺菜（Capsella bursa-pastoris）為十字花科薺屬一年或二年生草本，廣泛分布在世界溫帶地區(qū)。薺菜為我國廣受歡迎的藥食同源植物，有“菜中甘草”之稱，高血壓、高脂血、糖尿病、肥胖癥等患者宜食?！睹t(yī)別錄》載“主利肝氣，和中”，《本草綱目》載“明目，益胃”，主治痢疾、水腫、淋證、吐血、衄血、便血等癥。目前，薺菜活性成分及其生物合成研究尚處于空白。

該研究通過基因組挖掘、聚類分析等手段，從十字花科藥用植物薺菜中挖掘并鑒定了1個新穎的二倍半萜合酶CbTPS1，能夠催化GFDP合成系列二倍半萜化合物。通過分子動力學(xué)模擬結(jié)合丙氨酸掃描突變、飽和突變實(shí)驗(yàn)等，發(fā)現(xiàn)突變酶L354M總二倍半萜產(chǎn)量比野生型酶提高達(dá)4倍，單體化合物產(chǎn)量提高2~13倍，總二倍半萜搖瓶培養(yǎng)產(chǎn)量達(dá)1131.94 mg/L，單體化合物Capbuene B產(chǎn)量119.97 mg/L。構(gòu)建了異源表達(dá)L354M突變酶的工程大腸桿菌，分離鑒定了20個二倍半萜產(chǎn)物，包括16個新結(jié)構(gòu)、10種骨架（2種為新骨架），其中單環(huán)2個、雙環(huán)4個、三環(huán)3個、四環(huán)1個、五環(huán)10個。全面解析了植物二倍半萜生物合成途徑（單環(huán)→雙環(huán)→三環(huán)→四環(huán)→五環(huán)），首次確證了 I 型TPS中經(jīng)由15元單環(huán)中間體的異步雙環(huán)化過程。DFT計算表明碳正離子h→i→j途徑中發(fā)生1,5-H遷移以及緊接著的1,2-Me遷移的反應(yīng)能壘均較低。MD分析證明L354M突變顯著減小碳正離子e中C-3/C-10之間距離，解釋了突變后部分產(chǎn)物產(chǎn)量提升原因。進(jìn)一步通過RNA-seq分析、ELISA、WB等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CbTPS1二倍半萜產(chǎn)物對COL1A1、TGF-β1、p-Smad等表達(dá)具有抑制活性，可能靶向TGF-β1/Smad信號通路發(fā)揮抗肝纖維化作用。

該研究全景式解析了植物二倍半萜復(fù)雜的環(huán)化機(jī)制，率先確證了I型TPS中經(jīng)由十五元大環(huán)中間體的異步雙環(huán)化過程，極大地拓展了二倍半萜類的化學(xué)空間與生物活性，為萜類合酶的環(huán)化機(jī)制提供了新見解，并為中藥藥效物質(zhì)形成機(jī)制研究提供了新思路。

該研究得到國家自然科學(xué)基金（21937006、U23A20510、82222072、82204245）等項(xiàng)目的支持。

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202415370