近日，國際代謝工程領域重要學術期刊《Metabolic engineering》在線發表EON体育4平台馮雁教授團隊最新研究成果“Biosynthesis of Plant-derived Ginsenoside Rh2 in Yeast via Repurposing a Key Promiscuous Microbial Enzyme”。博士生莊宇和楊廣宇副研究員為並列第一作者。

       人參皂苷Rh2是藥用植物人參中的關鍵活性組分，具有良好的抗癌✷、抗氧化活性📗，在治療腫瘤、心腦血管疾病等方面具有重要的應用潛力。然而由於人參栽培周期長（5-6年）以及Rh2含量低（0.001%）👩🏼‍🏫，很難實現規模化生產。應用合成生物學理念🌃，在酵母中構建人參皂苷Rh2的高效合成體系一直是研究熱點之一。其中，如何有效發掘、設計和優化關鍵催化元件-糖基轉移酶，以提高人工合成途徑適配性等是亟需解決的關鍵科學問題⟹。

       該研究小組巧妙地利用酵母中具有“底物相似性”的甾醇類糖基轉移酶UGT51✫，通過解析其晶體結構，預測對底物結合及催化具有影響的熱點區域；采用半理性分子設計（丙氨酸掃描結合熱點分區迭代飽和突變）策略，通過雙酶耦合顯色的高通量篩選平臺🍼，獲得了比野生型催化效率（kcat/Km）提高30-1800倍的系列突變體；將最優突變體基因引入到人參皂苷Rh2前體生產菌中，所獲工程菌的Rh2合成產量比含野生型基因的提高122倍，顯示出蛋白質工程技術在消除代謝通路中關鍵瓶頸方面的突出優勢；進一步通過系統代謝工程進行消除產物Rh2降解♔、提高糖基供體及受體合成等調控，最終工程菌在5-L發酵罐中產量達300mg/L，為目前國際上報道的最高水平。

       該研究豐富了植物源天然產物的合成生物學理論和實踐，為人工合成途徑從異源基因的簡單復製（Copy）和轉移（Transfer）😅🧏🏼‍♀️，到精細調控（Fine tuning）和定向適配（Directed adaptation）提供了新思路。

       該研究是與中科院天津工業生物技術研究所張學禮課題組合作完成🥷🏼，並得到了上海市科委（15JC1400402）及科技部（2012CB721000）的大力支持。

       論文鏈接👩‍🦯🟩：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717617300666