我校黎勝紅/劉燕團隊在重樓皂苷生物合成與藥理活性研究領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)研究結(jié)果以“Unraveling the serial glycosylation in the biosynthesis of steroidal saponins in the medicinal plant Paris polyphylla and their antifungal action”為題，于2023年10月27日發(fā)表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》（cover article，中科院一區(qū)，TOP期刊）。我校黎勝紅研究員和劉燕教授為共同通訊作者，郭凱副教授和陶陽博士為共同作者。
皂苷是一類高度多樣的甾體和三萜苷類天然產(chǎn)物，具有廣泛的生物活性，在醫(yī)藥、食品和化妝品等領(lǐng)域應用廣泛。糖基化修飾對皂苷結(jié)構(gòu)復雜性、化學穩(wěn)定性、水溶性和生物活性具有決定意義，但目前甾體多糖苷的糖鏈生物合成還不清楚。重樓為珍稀名貴中藥，甾體皂苷（又名重樓皂苷）是重樓主要活性成分，具有廣泛的藥理活性。但由于重樓資源匱乏、生長緩慢，皂苷分離制備過程繁瑣、化學合成困難，嚴重限制了重樓皂苷的深入藥理研究與開發(fā)，而合成生物學技術(shù)可提供新的解決方案。
研究團隊通過轉(zhuǎn)錄組測序、酶促反應、現(xiàn)代波譜技術(shù)等，鑒定了重樓皂苷生物合成途徑的6個UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶（UGT），催化重樓皂苷糖基化級聯(lián)反應生成重樓二糖苷和三糖苷。重樓UGT表現(xiàn)出糖基供體和受體雜泛性，利用其底物雜泛性獲得24個萜類糖苷化合物，包括15個新化合物以及1個稀有人參皂苷。通過分子對接和定點突變技術(shù)構(gòu)建了44個突變酶，發(fā)現(xiàn)糖基受體周圍的芳香族氨基酸殘基通過與底物形成氫鍵或π堆積，在底物識別和穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用。基因表達模式和化合物定量分析表明，UGT編碼基因主要在重樓根狀莖和須根中表達，重樓皂苷也主要在這些組織中積累。有趣的是，三糖苷產(chǎn)物此前尚未在重樓屬植物中分離得到。本研究通過UGT克隆與功能鑒定，實現(xiàn)了重樓中稀有重樓皂苷成分的發(fā)現(xiàn)與生物合成。
藥理活性研究發(fā)現(xiàn)，重樓皂苷對3種皮膚癬菌（紅色毛癬菌、絮狀表皮癬菌、石膏小孢子菌）以及耐氟康唑白色念珠菌均表現(xiàn)出顯著抑制活性。其中，重樓皂苷I和II對紅色毛癬菌的抑制活性比陽性藥物鹽酸特比萘芬分別強12倍和4倍。初步作用機制研究表明，重樓皂苷主要作用于真菌細胞膜，可能通過麥角甾醇依賴的方式影響膜的完整性和通透性，從而影響跨膜轉(zhuǎn)運來發(fā)揮抑菌作用，為重樓皂苷作為抗真菌藥物研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。
該研究得到了國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金（82222072）、NSFC-云南聯(lián)合基金（1902214）等項目資助。
全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221138352300196X
（供稿：中醫(yī)藥創(chuàng)新研究院/交叉學科研究院）