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孔建强课题组在甾体皂苷OSW-1生物合成途径解析研究中取得进展

2025年6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“The clarification of two hydroxylation steps in the conversion of cholesterol to OSW-1 in Ornithogalum saundersiae”的研究论文,利用合成生物学技术挖掘并解析了参与OSW-1苷元生物合成途径的2个P450酶的功能。

OSW-1是从桑多斯虎眼万年青(Ornithogalum saundersiae)鳞茎中分离得到的一种胆甾烷型皂苷类化合物,对多种恶性肿瘤均有较好的抑制作用,但其含量低,且化学合成困难,从而限制了OSW-1的成药性研究。通过合成生物学技术,绿色规模化制备OSW-1是解决药源的重要途径。然而,OSW-1生物合成途径从未被解析。OSW-1是由多羟基甾体苷元和酰基化二糖链通过糖苷键相连形成的甾体皂苷。多个P450酶被推测参与了多羟基甾体苷元的生物合成,但其功能从未被证实。

研究团队首先通过同位素标记法验证了胆固醇为OSW-1的直接前体。然后通过比较转录组学分析挖掘调控多羟基甾体苷元生物合成的候选P450基因,借助酵母微粒体、酵母全细胞及烟草瞬时表达体系鉴定了P450基因OsCYP90B94OsCYP90G11及P450还原酶基因OsCPR2的催化活性。通过qRT-PCR及sqRT-PCR初步证明OsCYP90B94OsCYP90G11OsCPR2参与了多羟基甾体苷元的生物合成。最后通过P450基因在酵母体内生物转化、酵母体外微粒体及烟草体内的组合验证,揭示了胆固醇转化为多羟基甾体苷元前体16β-羟基-22-羰基胆固醇的反应顺序及机制。本研究为OSW-1生物合成途径的完整解析奠定了基础。

本研究得到了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。博士生张舒月为论文第一作者,孔建强研究员为通讯作者。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70080 

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