本站消息：2024年03月06日，西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心（以下简称中心）在西南生物多样性实验室1楼报告厅（C1-24-26）举行2023-2024学年第19期学术活动。会议由赵明教授主持，梁艳丽教授、赵艳教授、唐卿雁副教授、和四梅博士、张金燕博士及中心全体研究生参加了此次学术活动。
在此次学术活动报告会上，宋婉玲以“Elucidation of the Biosynthesis of Asiaticoside and Its Reconstitution in Yeast”为题进行汇报。积雪草苷（Asiaticoside）是积雪草中的一种三萜类化合物，具有伤口愈合和抗炎活性。积雪草苷的从头生产仍未完全解决，为了确定积雪草苷生物合成途径，进行多种代谢工程改造，以在酿酒酵母中实现积雪草酸的高水平合成。对积雪草的转录组分析鉴定出51种糖基转移酶，这些糖基转移酶的功能分析表明，CaUGT73C7和CaUGT73C8在C-28位的积雪草酸单糖苷的糖基化中起作用，并且五种鼠李糖糖基转移酶将积雪草酸二葡萄糖苷转化为积雪草苷。为了在酿酒酵母中实现积雪草苷的从头生物合成，敲除了降解积雪草苷的糖苷水解酶EGH1，并引入了关键途径酶，经过一系列代谢工程改造，在5L发酵罐中实现了积雪草苷的从头生物合成，效价为772.3 μg/L。这是首次在微生物中鉴定积雪草苷的完整途径并从头合成，为积雪草苷及其他类似三萜皂苷的生物合成提供了有价值的参考。
王馨以“Cucumber malate decarboxylase, CsNADP-ME2, functions in the balance of carbon and amino acid metabolism in fruit”为题，阐明了苹果酸在植物碳代谢调控中发挥至关重要的作用，可将线粒体呼吸代谢与胞质生物合成途径联系起来。利用放射性同位素标记技术，在黄瓜果实外果皮和维管束系统中均可检测到14C标记的氨基酸、可溶性糖和有机酸；原位杂交和免疫组织化学定位等表明，黄瓜果实中高量表达的苹果酸酶编码基因CsNADP-ME2主要定位于果实外果皮和维管束系统；利用反向遗传学技术，结合放射性同位素示踪和气体交换分析，发现过表达CsNADP-ME2基因可显著上调外果皮中淀粉、蔗糖、葡萄糖含量，及其蔗糖/淀粉的比例，且光合碳反应途径对呼吸作用释放出的CO2进行再固定的比率显著增加；代谢组学分析发现黄瓜果实中可能存在一个连续的“自下而上”的糖酵解反馈调控机制，进而调节初级代谢途径中碳和氨基酸代谢的平衡。本研究揭示苹果酸脱羧酶CsNADP-ME2介导黄瓜果实碳和氨基酸代谢平衡的作用机制，该研究结果为中药材等经济作物产量与品质形成机制提供研究范例。
陈庚以“Plant carbonic anhydrase-like enzymes in neuroactive alkaloid biosynthesis”为题，阐述了植物能合成大量类似动物神经递质的生物碱，这类神经活性生物碱通过调节参与神经信号传导的多种蛋白质功能进而改变行为和认知。石松生物碱结构的复杂性和多样性一直吸引着科学家对其进行广泛深入的研究，植物合成石松生物碱骨架的机制在很大程度上仍然未知，通过研究合成神经活性石松生物碱的植物中高度协调的、组织特异性基因表达，鉴定了一类新颖的生物碱生物合成酶，即新功能化的α-碳酸酐酶（CAHs）。此外，作者发现3种 CAH 样 （CAH-like，CAL） 蛋白通过催化立体特异性类Mannich（曼尼希）缩合和随后的双环骨架形成，在通往石松生物碱关键前体的生物合成途径中发挥作用。
冯垒以“Rationally Controlling Selective Steroid Hydroxylation via Scaffold Sampling of a P450 Family”为题，论述了许多类固醇是重要的药物活性化合物，细胞色素P450单加氧酶(CYPs)是类固醇药物合成中具有吸引力的酶。现有P450s的催化效率通常不够高，选择性控制的分子基础不明确，严重限制了它们的实际应用。从Bacillus sonorensis（索诺拉沙漠芽孢杆菌）中鉴定出具有良好选择性和活性的16β类固醇羟化CYP109B4。CYP109B4的结晶和结构分析揭示了三个潜在的“热点”残基(V84, V292和S387)负责选择性控制。然后，根据三个残基突变格局构建所揭示的序列-功能关系，进行了重点合理迭代位点特异性诱变和有限迭代饱和诱变，为B4-M7变体(L240V/S387F/V84L/V292S/I291T/M290F/F294I)提供了从16β到15β完全切换的区域选择性。随后的计算分析揭示了CYP109B4及其变体的底物结合模式，这进一步证实了“热点”残基在选择性控制中的关键作用。最后，通过在CYP109B成员之间进行支架采样，证明了保守“热点”介导的选择性控制的普遍性。本研究为合理设计更优秀的P450生物催化剂提供了依据。
在此次学术会议上，四位汇报人PPT制作精美，讲解流利、清晰。参会的老师和研究生，就四个报告的内容提出了自己感兴趣的问题，并与汇报者展开热烈的讨论和交流，达到了预期效果。
（马素芸 供稿）
（陈军文 审稿）