2025年12月23日，药物所孔建强研究员团队在国际期刊Plant Biotechnology Journal在线发表题为“Convergent evolution and de novo reconstitution of apiin biosynthesis”的研究论文，利用合成生物学技术阐明了辣椒(Capsicum annuum L.)中芹菜苷生物合成的趋同进化机制，并实现了芹菜苷在微生物细胞工厂中的从头合成。

芹菜苷是一种黄酮芹糖苷，具有抗炎、抗氧化和免疫调节等活性，展现出较好的药用前景。但其含量低，化学合成困难，从而限制了成药性的研究。解析芹菜苷生物合成途径，通过合成生物学技术，绿色规模化制备芹菜苷是解决药源的重要途径。目前发现芹菜苷零星分布在伞形科（包括欧芹和旱芹）和茄科（包括辣椒）等少数亲缘关系较远的植物科属中。芹菜苷的不连续分布提示自然界中存在多种芹菜苷生物合成机制。目前初步明确了伞形科植物中的芹菜苷生物合成途径，其它远缘物种如辣椒中的芹菜苷生物合成机制尚不清楚。

研究团队通过同源序列比较筛选，从辣椒基因组中挖掘得到除了芹糖基转移酶之外的其它芹菜苷生物合成相关酶基因。通过比较转录组学分析和体外酶促反应技术，从辣椒中鉴定出了参与芹菜苷生物合成的芹糖基转移酶（ApiGTs）CaApiGT1。该酶对UDP-apiose供体具有严格的特异性，能识别多种受体，包括黄酮7-O-，4′-O- 和3-O-糖苷。CaApiGT1与其他芹菜苷生物合成相关ApiGTs的序列同一性低于30%。CaApiGT1（UGT79）和其它芹菜苷生物合成ApiGTs（UGT94）属于不同的UDP依赖性糖基转移酶家族。这些证据共同证实了CaApiGT1是一种新的ApiGT，表明远缘物种获得芹菜苷生物合成能力是ApiGT趋同进化的结果。随后，在大肠杆菌中表达CaApiGT1，构建工程菌株（EAA3PF），用于从芹菜素合成芹菜苷。此外，还开发了一种工程化的酿酒酵母菌株（YA3P），用于从头合成芹菜素。共培养EAA3PF和YA3P能够实现芹菜苷的从头合成。细胞工厂制备的芹菜苷具有优于芹菜素的水溶性。本研究为芹菜苷生物合成途径的趋同进化和从头重构提供了新的见解。

本研究得到了科技部重点研发计划（2020YFA0908000）和中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2021-I2M-1-029)的资助。许贞博士和朱正双博士为论文的共同第一作者，助理研究员贾海珠博士参与了部分研究内容，孔建强研究员为通讯作者。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70510