Sci Adv丨浙江大学陈卫教授团队在合成生物学-酶的理性设计与定向进化领域取得重要进展

主要观点总结

黄酮类化合物作为植物次生代谢产物，具有显著的生物活性，用于多种疾病的预防和治疗。糖基化是合成黄酮糖苷类化合物的重要步骤，涉及植物UDP-糖基转移酶（UGTs）。文章详细介绍了植物UGTs的催化作用及其在农业、食品和生物医药等领域的应用挑战。研究表明，UGTs在黄酮类化合物的糖基化修饰中可提升其生物活性，但天然植物UGTs存在一些问题，如低催化活性、区域选择性差等。为此，浙江大学陈卫教授团队开展了研究，挖掘植物中丰富的糖基转移酶资源，实现黄酮糖苷类化合物的定向合成。通过筛选鉴定出具有黄烷酮类化合物C-3'和C-7羟基糖基化功能的糖基转移酶UGT75AJ2，并通过定制策略提升其催化活性。该研究还建立了植物糖基转移酶的理性设计新策略，为蛋白质理性设计与定向改造在合成生物学领域的应用提供了新视野和思路。

关键观点总结

关键观点1: 糖基化在黄酮类化合物的合成中具有重要作用。

黄酮类化合物是植物次生代谢产物，具有显著生物活性。糖基化是合成黄酮糖苷类化合物的关键步骤，涉及UDP-糖基转移酶（UGTs）的催化作用。

关键观点2: 天然植物UGTs存在催化缺陷。

大多数天然植物UGTs存在酶催化活性低、区域选择性差等问题，限制了其在农业、食品和生物医药等领域的应用。

关键观点3: 陈卫教授团队实现了黄酮糖苷类化合物的定向合成。

通过筛选鉴定出具有黄烷酮类化合物C-3'和C-7羟基糖基化功能的糖基转移酶UGT75AJ2，并开发了一套基于饱和突变筛选指导的定制策略，提升了其催化活性。

关键观点4: 建立了植物糖基转移酶的理性设计新策略。

该研究为蛋白质理性设计与定向改造在合成生物学与绿色生物制造领域的应用提供了新的视野和思路。这一策略在丰富产物多样性的同时为高价值的黄酮3'-O糖苷和7-O糖苷的生物合成提供了实用的合成生物学催化元件。