我校生命科学学院引进人才薛哲勇教授团队关于植物三萜代谢物多样性形成的综述“Diverse triterpene skeletons are derived from the expansion and divergent evolution of 2,3-oxidosqualene cyclases in plants”，近日发表于该领域国际经典期刊《Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology》(《生物化学和分子生物学评论》IF 8.3)。
三萜类化合物是一大类植物次生代谢产物，通过2，3-氧化鲨烯的环化及后修饰产生，具有广泛的生物活性，被用于功能性食品、药物和工业原料。三萜类化合物在植物中的含量较低且结构复杂，导致来源受限，异源生物合成是最有效的策略。根据它们的构象和环数不同，团队将121个三萜骨架（skeleton）分为12种类型 (图1)，其中51个三萜骨架已被鉴定为氧化烯环化酶（OSC）的产物。有趣的是，有24个骨架为OSCs异源表达产生的产物，目前为止还未从天然产物中挖掘。该团队进一步对75个物种的152个OSC的进化作了分析，结果表明某些产生五环三萜的OSC酶具有多次起源。三萜骨架环化的过程包括一系列复杂化学反应，中间阳离子的稳定、空间位阻和活性中心氨基酸残基的构象是影响三萜骨架形成的主要因素。可以通过改变关键氨基酸残基的侧链方向来实现OSC的优化。途径设计、调节代谢流、细胞器工程等方法被引入到该类化合物生物合成的底盘优化中（图2）。团队期望对OSCs的自然变异体的挖掘和催化机制的研究，为应用合成生物学策略生产活性三萜类合物提供高效基因元件，实现高效生物合成。
该团队长期致力于三萜代谢途径关键酶的功能进化和催化机制的研究，挖掘和鉴定了一系列三萜生物合成关键酶基因（Mol Plant2013;New Phytol2012;Nat Commun2018），阐明关键酶催化的分子机制（New Phytol2018），定向改造关键酶，建立高效的三萜生物合成和酶转化体系（Biotechnol Bioeng2020），该综述也是对团队多年研究工作的总结和提升。
图1 自然界主要的三萜化合物类型及其关系
图2 三萜化合物的合成生物学研究策略
