4月23日，ACS Catalysis杂志在线发表了戴均贵教授团队题为“Probing and engineering key residues for bis-C-glycosylation and promiscuity of a C-glycosyltransferase” 的研究论文。该项研究揭示了C-糖基转移酶催化合成bis-C-糖苷类化合物的活性氨基酸，对其进行了理性设计，得到一系列具有不同催化功能的突变体酶，并生物合成了结构多样的活性bis-C-糖苷化合物。
Bis-C-糖苷类化合物分子中含有两个相同或不同的C-糖基，结构新颖且具有多种药理活性，是一类潜在的药物先导分子。然而，bis-C-糖苷类化合物天然资源有限，化学合成困难，制约着该类化合物的来源、结构多样性及药物研究；酶法合成虽能克服上述不足，但能够催化bis-C-糖基化的C-糖基转移酶报道极少，且关键氨基酸及活性位点尚未被揭示。因此，阐明bis-C-糖基化的催化机制并进一步对其进行理性设计获得高效突变体酶是酶法bis-C-糖基化的关键科学问题。
戴均贵教授团队长期致力于药用天然糖苷类化合物的生物合成与药物发现并取得重要研究成果（Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54, 12678-12684 ; Advanced Synthesis & Catalysis, 2017, 359, 603-608）。在进一步研究中他们从芒果叶中挖掘到一个能够催化bis-C-糖基化的C-糖基转移酶，发现其152位氨基酸是催化bis-C-糖基化反应的关键位点，且60/100/104位氨基酸与bis-C-糖基化反应的活性相关。通过对上述4个活性位点进行理性设计，得到一系列具有不同催化功能的突变体酶，如MiCGT-E152L具有宽泛的糖基受体底物谱，MiCGTb-GANM等能够接受不同结构的α-D-和β-L-糖基供体。这是目前报道的底物及反应杂泛性最强的bis-C-糖基转移酶。该研究不仅揭示了C-糖基转移酶催化bis-C-糖基化反应的关键活性位点，阐释了bis-C-糖基化的催化机制，而且通过人工设计改造构建了具体不同催化功能的C-糖基转移酶库，为活性糖苷类化合物的生物合成提供了新策略。后续研究发现其中一突变体酶MiCGTb-GAGM具有催化不同结构香豆素类化合物合成香豆素C-糖苷类活性分子（Organic Letters, 2018, 20, 1634-1637）。
药物研究所陈大伟博士为本文第一作者，戴均贵教授为通讯作者。医药生物技术研究所杨兆勇教授及药物研究所孔建强教授参与了该项研究。该项目得到了中国医学科学院医学与健康科技创新工程（CIFMS-2016-I2M-3-012）及国家自然科学基金面上项目（Nos. 81703369, 21572277, 81573317）的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b00376