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雷公藤对映-贝壳杉烷型二萜C-19位氧化酶TwKO的定点突变研究

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雷公藤福定、新雷公藤福定是中药雷公藤中重要的对映-贝壳杉烷型二萜化合物,具有显著的抗人类免疫缺陷病毒(HIV)活性。通过解析雷公藤福定等的生物合成途径,利用微生物细胞工厂进行异源生产,有助于缓解植物资源的依赖,提供可持续生产的原材料。TwKO是雷公藤福定生物合成途径中的首个CYP450,对其进行定点突变研究,获取具有更高催化效率、更单一催化产物的突变元件,有助于推动目标化合物的合成生产。该研究利用基于人工智能AlphaFold 2所构建的Al-phaFold DB数据库获得了可靠的TwKO蛋白模型,根据多重序列比对结果结合自然进化原则,筛选影响TwKO底物结合的关键氨基酸位点,定点突变后在酿酒酵母体内进行功能表征。该研究共获得了71个突变元件,其中11个可以提升16α-羟基-对映-贝壳杉酸的产量,11个可以提升16α-羟基-对映-贝壳杉醇的产量。此外,发现了可以提高16α-羟基-对映-贝壳杉醇氧化产物比例的10个突变元件,其中,影响TwKO羧化功能的关键氨基酸位点为R304,其突变后TwKO特异性生产16α-羟基-对映-贝壳杉醇。该研究首次揭示了影响TwKO底物特异性的关键氨基酸残基,获得了具有更高活性的催化元件,将为接下来雷公藤福定、新雷公藤福定的高效合成生产奠定基础。

王荣凤、刘政、王鑫梦、高伟、王家典、胡雅婷、黄璐琦

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中国中医科学院中药资源中心道地药材品质保障与资源持续利用全国重点实验室,北京 100700

雷公藤福定 对映-贝壳杉烷型二萜 对映-贝壳杉烷氧化酶 定点突变

2024

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中国中药杂志
中国药学会

中国中药杂志

CSTPCD北大核心
影响因子:1.718
ISSN:1001-5302
年,卷(期):2024.49(24)
王荣凤,刘政,王鑫梦,等.雷公藤对映-贝壳杉烷型二萜C-19位氧化酶TwKO的定点突变研究[J].中国中药杂志,2024,49(24):6667-6675.DOI:10.19540/j.cnki.cjcmm.20240918.101.