西南特色中药资源国家重点实验室黎胜红/刘燕团队在重楼皂苷生物合成与药理活性研究领域取得重要进展，相关研究结果以“Unraveling the serial glycosylation in the biosynthesis of steroidal saponins in the medicinal plant Paris polyphylla and their antifungal action”为题，于2023年10月27日发表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》（中科院一区，TOP期刊）。该研究被评为该期刊2023年11期封底文章，博士研究生陈月桂和硕士研究生严沁为论文共同第一作者，黎胜红研究员和刘燕天下足球网为共同通讯作者，西南特色中药重点实验室为通讯单位。

     皂苷是一类高度多样的甾体和三萜苷类天然产物，具有广泛的生物活性，在医药、食品和化妆品等领域应用广泛。糖基化修饰对皂苷结构复杂性、化学稳定性、水溶性和生物活性具有决定意义，但目前甾体多糖苷的糖链生物合成还不清楚。重楼为珍稀名贵中药，甾体皂苷（又名重楼皂苷）是重楼主要活性成分，具有广泛的药理活性。但由于重楼资源匮乏、生长缓慢，皂苷分离制备过程繁琐、化学合成困难，严重限制了重楼皂苷的深入药理研究与开发，而合成生物学技术可提供新的解决方案。

研究团队通过转录组测序、酶促反应、现代波谱技术等，鉴定了重楼皂苷生物合成途径的6个UDP-糖基转移酶（UGT），催化重楼皂苷糖基化级联反应生成重楼二糖苷和三糖苷。重楼UGT表现出糖基供体和受体杂泛性，利用其底物杂泛性获得24个萜类糖苷化合物，包括15个新化合物以及1个稀有人参皂苷。通过分子对接和定点突变技术构建了44个突变酶，发现糖基受体周围的芳香族氨基酸残基通过与底物形成氢键或π堆积，在底物识别和稳定中发挥重要作用。基因表达模式和化合物定量分析表明，UGT编码基因主要在重楼根状茎和须根中表达，重楼皂苷也主要在这些组织中积累。有趣的是，三糖苷产物此前尚未在重楼属植物中分离得到。本研究通过UGT克隆与功能鉴定，实现了重楼中稀有重楼皂苷成分的发现与生物合成。

利用6个UGT的底物杂泛性获得24个萜类糖苷化合物，包括15个新化合物以及1个稀有人参皂苷。进一步通过分子对接和定点突变技术研究了PpUGT的催化机制，构建了44个突变酶，发现糖基受体周围的芳香族氨基酸残基通过与底物形成氢键或π堆积，在底物识别和稳定中发挥重要作用。其中，突变酶UGT91AH1Y187A以化合物6为底物时，糖基化酶活性增加，转化率为野生型酶的1.3倍；以化合物15为底物时，UGT91AH1Y187A合成23a的转化率为野生型酶的2.8倍，同时23b的合成明显减少（图4），为UGT改造奠定了重要基础。

药理活性研究发现，重楼皂苷对3种皮肤癣菌（红色毛癣菌、絮状表皮癣菌、石膏小孢子菌）以及耐氟康唑白色念珠菌均表现出显著抑制活性。其中，重楼皂苷I和II对红色毛癣菌的抑制活性比阳性药物盐酸特比萘芬分别强12倍和4倍。初步作用机制研究表明，重楼皂苷主要作用于真菌细胞膜，可能通过麦角甾醇依赖的方式影响膜的完整性和通透性，从而影响跨膜转运来发挥抑菌作用，为重楼皂苷作为抗真菌药物研发奠定了重要基础。

  该研究得到了国家自然科学基金优秀青年基金（82222072）、NSFC-云南联合基金（1902214）等项目资助。

   全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221138352300196X

（供稿：西南特色中药资源国家重点实验室黎胜红/刘燕课题组）