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J. Adv. Res. | 广州中医药大学段礼新/刘中秋/季爱佳团队解析中药知母甾体皂苷生物合成基因功能

生信宝典 · 公众号 · 生物 · 2025-02-16 21:00

正文

知母皂苷（ Timosaponins ）属于甾体皂苷类物质，是中药知母（百合科知母属知母的干燥根茎）的主要活性成分和质量标志物。根据皂苷元的母核不同，知母皂苷可分为螺甾烷类皂苷（ spirostanol-type ）和呋甾烷类皂苷（ furostanol-type ）。虽然植物甾体皂苷的生物合成机制已经取得一定进展，但是知母皂苷的生物合成途径尚未解析。

2025 年 1 月，广州中医药大学段礼新，刘中秋，季爱佳团队利用生物信息学和功能基因异源表达体系鉴定了 8 种知母皂苷生物合成基因功能，包括环阿屯醇合酶（ AaOSCR12 ）以及影响其活性的 6 个关键氨基酸残基，甾醇 C-24 甲基转移酶 1(AaCMT1) ，两个环丙基甾醇异构酶（ AaCPI1 和 AaCPI2 ），甾醇侧链还原酶（ AaSSR2 ），两个 CYP450 （ AaCYP90B27 和 AaCYP90B2 ）以及呋甾烷醇型甾体皂苷元 26-O-beta- 葡萄糖苷酶（ F26G ）。其中 AaOSCR12 是一种双功能酶，可环化 2,3 氧化鲨希形成环阿屯醇和 31- 去甲环戊醇。 AaCYP90B2 除了可以催化胆固醇形成 22 （ S ） /( R )- 羟基胆固醇外，还展现出广泛的底物杂泛性，可以在酵母体系中生成多种结构未知化合物，可能广泛参与知母的甾醇或甾体皂苷的生物合成。除此之外，作者还对比了不同知母皂苷对真菌的抑制作用，发现螺甾烷醇型知母皂苷 III 具有更强抑制立枯丝核菌（ R. solani ）增殖的能力。上述工作为理解和利用知母皂苷的生物合成以及未来知母新品种的培育奠定了基础。