JAFC丨广西科学院谢能中研究员团队通过多糖基化途径促进苦味未成熟罗汉果中甜味剂罗汉果苷的生物合成

主要观点总结

本文介绍了罗汉果苷的提取及其相关生物转化过程。文章重点关注如何通过人工多酶系统提高UDP糖基转移酶的催化活性，并缩短苦味罗汉果苷转化为甜味罗汉果苷的合成周期。文章还涉及基因克隆、突变体鉴定、体外酶活测定、催化机制的研究以及多酶催化优化罗汉果提取物的成分等内容。

关键观点总结

关键观点1: 罗汉果苷的提取和应用

罗汉果苷是一种天然的葫芦烷型三萜苷类化合物，具有多种药理活性，并被广泛用作天然零卡路里甜味剂。但由于生产成本的限制，市场上甜味罗汉果苷的供应短缺。

关键观点2: 人工多酶系统的开发

基于大肠杆菌工程的可控程序，开发了一种人工多酶系统，以提高UDP糖基转移酶的催化活性和区域选择性，从而缩短苦味罗汉果苷转化为甜味罗汉果苷的合成周期。

关键观点3: UGT基因的克隆和突变体鉴定

通过对罗汉果基因组和转录组数据的筛选和鉴定，发现了两个与已知UGT基因同源性较高的基因UGT153033和UGT30033。并通过对UGT30033基因的突变体研究，揭示了其催化机制。

关键观点4: 酶的体外活性测定和结构研究

UGT153033和UGT30033基因被亚克隆到载体中并转化到大肠杆菌中。通过体外催化活性测定，发现UGTs能够催化罗汉果苷的转化。同时，通过分子对接和同源建模，研究了UGT30033的催化机制和M1-1糖基化活性的分子基础。

关键观点5: 结构引导的工程改造和M3突变体的评估

为优化UGT30033的突变体M1-1以提高其催化活性，通过结构引导的工程改造得到了新的突变体M3。评估了M3对其他罗汉果苷的催化特性，并验证了其通过β-(1,6)-糖苷键进行糖基转移的能力。

关键观点6: 多酶催化优化罗汉果提取物的成分

采用由UGTs组成的多酶催化系统优化罗汉果在不同发育阶段的成分。引入了UDPG再生系统，有效降低了对外源UDPG供体的需求，并通过LC-QQQ-MS分析了多酶催化系统对罗汉果苷的影响。