人参皂苷是人参、三七等传统中药材的重要活性成分，根据在天然植株中的含量可分为原型人参皂苷和稀有人参皂苷两类。原型人参皂苷活性低，很难被人体吸收利用，而稀有人参皂苷是原型人参皂苷的代谢衍生物，容易被人体吸收，因此具备更高的生物活性。由于稀有人参皂苷在天然植物中的含量极低（< 0.1%），并且受原材料生长周期长、制备效率低、副产物多、环境污染等因素的影响，稀有人参皂苷产品的开发和应用受到了极大限制。随着人参皂苷生物合成的各种关键酶被鉴定出来，利用合成生物学生产人参皂苷成为高效生产稀有人参皂苷的重要方法。其中，糖基转移酶UGTs催化人参皂苷合成的最后几步，决定了产物的种类和含量，因此，其底物选择性和催化效率对人参皂苷的合成至关重要。然而，目前人参皂苷UGTs的性能还不能满足稀有人参皂苷的高效生产需求，并且由于缺乏精确的结构信息，人参皂苷UGTs的工程化改造效果也十分有限。
近日，Advanced Science在线发表了天津大学医学部药学院梅坤荣课题组题为“Structural Insights into the Substrate Recognition of Ginsenoside Glycosyltransferase Pq3-O-UGT2”的研究论文(https://doi.org/10.1002/advs.202413185)。该研究解析了人参皂苷糖基转移酶Pq3-O-UGT2与底物复合物的晶体结构，揭示了糖基转移酶家族新的底物识别机制，并构建了Pq3-O-UGT2突变体，显著提高了对合成稀有人参皂苷反应的选择性。
人参皂苷糖基转移酶Pq3-O-UGT2的功能及结构
Pq3-O-UGT2独特的底物结合口袋
这篇论文不仅为理解人参皂苷UGTs的底物识别机制提供了新的见解，还为大规模生产稀有人参皂苷Rg3提供了可能。天津大学医学部药学院博士生纪秋爽、已毕业硕士生刘义蓉、博士生张环宇为该论文的第一作者，天津大学医学部药学院梅坤荣副教授，国家中药材产业技术体系、天津大学医学部药学院高文远教授和王娟教授，以及天津大学生命学院陈成副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、天津市青年托举项目、贵重中药资源可持续利用能力构建项目和中国中医科学院科技创新项目等项目的资助。
图文来源：天津大学药学院梅坤荣课题组
图文编辑：天津大学药学院新媒体中心
审核：陈瑞冰 张淳 陈学会
