人参皂苷

好消息!中国科学家在人参皂苷合成与抗癌活性研究中取得进展

人参皂苷是人参的主要活性物质,具有抗癌、抗肿瘤、抗衰老和提高免疫等生理学功效。糖基化反应是人参皂苷合成途径中的关键步骤,通过天然产物糖基化修饰可提高其稳定性、水溶性、生物活性等多种特性,对糖基化修饰人参皂苷结构及生理活性的多样性研究,已成为当今新药开发的热点。

在前期已构建高产原人参二醇酵母细胞工厂的基础之上,针对酵母细胞合成人参皂苷受糖基转移酶催化效率低以及人参皂苷细胞毒性影响等问题,中国科学院天津工业生物技术研究所研究员孙媛霞带领的功能糖与天然活性物质研究团队,与天津工生所研究员张学礼带领的微生物代谢工程研究团队合作,从枯草芽孢杆菌筛选获得糖基转移酶Bs-YjiC并进行表达,该酶能高效催化原人参二醇型人参皂苷的C3-OH和C12-OH糖基化,从而合成稀有人参皂苷Rh2、F2以及多种非天然存在的人参皂苷;进一步对非天然人参皂苷F12(3- and 12-O-β-D-glucopyranosyl-20(S)- protopanaxadiol)的抗癌活性进行表征,发现其具有显著抑制结肠癌、肺癌、肝癌和胃癌细胞增殖的效果,且F12细胞水平的抗癌活性全面优于稀有人参皂苷Rg3。此外,酵母工程菌合成人参皂苷受其细胞毒性影响会导致人参皂苷产量较低,虽然体外糖基化反应可以有效解决人参皂苷的毒性问题,但是体外反应需要价格昂贵且不稳定的NDP-糖基作为糖基供体。该研究构建了糖基转移酶和蔗糖合成酶体外偶联反应体系,有效地实现了体外反应中昂贵的UDP-葡萄糖的再生循环,通过对偶联反应条件优化以及分批次补充原人参二醇底物,可合成0.20 g L-1人参皂苷Rh2 和3.98 g L-1非天然人参皂苷F12。该研究结果丰富了人参皂苷的种类,并为人参皂苷的高效合成提供了新的解决途径。

研究工作获得国家自然科学基金的资助,相关成果发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry上,孙媛霞和张学礼为共同通讯作者,天津工生所助理研究员戴隆海为论文第一作者。

糖基转移酶―蔗糖合成酶体外偶联反应合成人参皂苷

 

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天津工业生物技术研究所
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