【醫學與健康科技創新工程項目進展快報】第34期
4月23日，ACS Catalysis雜志在線發表了戴均貴教授團隊題為“Probing and engineering key residues for bis-C-glycosylation and promiscuity of a C-glycosyltransferase” 的研究論文。該項研究揭示了C-糖基轉移酶催化合成bis-C-糖苷類化合物的活性氨基酸，對其進行了理性設計，得到一系列具有不同催化功能的突變體酶，并生物合成了結構多樣的活性bis-C-糖苷化合物。
Bis-C-糖苷類化合物分子中含有兩個相同或不同的C-糖基，結構新穎且具有多種藥理活性，是一類潛在的藥物先導分子。然而，bis-C-糖苷類化合物天然資源有限，化學合成困難，制約著該類化合物的來源、結構多樣性及藥物研究；酶法合成雖能克服上述不足，但能夠催化bis-C-糖基化的C-糖基轉移酶報道極少，且關鍵氨基酸及活性位點尚未被揭示。因此，闡明bis-C-糖基化的催化機制并進一步對其進行理性設計獲得高效突變體酶是酶法bis-C-糖基化的關鍵科學問題。
戴均貴教授團隊長期致力于藥用天然糖苷類化合物的生物合成與藥物發現并取得重要研究成果（Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54, 12678-12684 ; Advanced Syn- thesis & Catalysis, 2017, 359, 603-608）。在進一步研究中他們從芒果葉中挖掘到一個能夠催化bis-C-糖基化的C-糖基轉移酶，發現其152位氨基酸是催化bis-C-糖基化反應的關鍵位點，且60/100/104位氨基酸與bis-C-糖基化反應的活性相關。通過對上述4個活性位點進行理性設計，得到一系列具有不同催化功能的突變體酶，如MiCGT-E152L具有寬泛的糖基受體底物譜，MiCGTb-GANM等能夠接受不同結構的α-D-和β-L-糖基供體。這是目前報道的底物及反應雜泛性最強的bis-C-糖基轉移酶。該研究不僅揭示了C-糖基轉移酶催化bis-C-糖基化反應的關鍵活性位點，闡釋了bis-C-糖基化的催化機制，而且通過人工設計改造構建了具體不同催化功能的C-糖基轉移酶庫，為活性糖苷類化合物的生物合成提供了新策略。后續研究發現其中一突變體酶MiCGTb-GAGM具有催化不同結構香豆素類化合物合成香豆素C-糖苷類活性分子（Or-ganic Letters, 2018, 20, 1634-1637）。
藥物研究所陳大偉博士為本文第一作者，戴均貴教授為通訊作者。醫藥生物技術研究所楊兆勇教授及藥物研究所孔建強教授參與了該項研究。該項目得到了中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（CIFMS-2016-I2M-3-012）及國家自然科學基金面上項目（Nos. 81703369, 21572277, 81573317）的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b00376
（藥物研究所）
