JIPB | 山东大学程爱霞课题组解析蕨类植物中新型查尔酮合酶的功能和催化机制
2022/8/9 11:36:56 阅读：368 发布者：
查尔酮合酶（Chalcone synthase, CHS）在植物中分布广泛，是黄酮类化合物生物合成途径中的第一个关键酶，能够催化对香豆酰辅酶A (p-coumaroyl-CoA) 与丙二酰辅酶A (malonyl-CoA) 生成柚皮素查尔酮。迄今为止，对于蕨类植物查尔酮合酶的分子催化机制研究较少。
JIPB近日在线发表了山东大学程爱霞课题组题为 “Molecular and structural characterization of a promiscuous chalcone synthase from the fern species Stenoloma chusanum” 的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13335），该研究从乌蕨中发现了一个能以肉桂酰辅酶A、对香豆酰辅酶A、咖啡酰辅酶A和阿魏酰辅酶A为底物的查尔酮合酶，并且它更倾向于生成黄酮B环上带有多个羟基（圣草酚）或甲氧基取代（高圣草素）的产物。通过ScCHS1的晶体结构解析，揭示了其分子催化机制，并通过定点突变进一步确定了底物偏好所必需的关键氨基酸。此外，将ScCHS1用于合成生物学研究，在大肠杆菌中与其他关键基因（如4CL、CHI和FNS I）联用，异源合成B环上含有邻二酚羟基或甲氧基取代的黄酮类化合物，可成功避开氧甲基转移酶OMT和细胞色素 P450 酶F3'H等的限制，为在微生物宿主中异源合成黄酮类化合物并克服P450酶的局限性提供了一种可行性途径。
程爱霞教授长期从事植物类黄酮生物合成与调控的研究，揭示了类黄酮生物合成关键酶CHI的功能及进化规律（New Phytologist, 2018, 217: 909-924; Journal of Experimental Botany, 2020, 71: 290-304）；系统阐明了不同进化地位植物中的FNS I和F3H的进化关系（Plant Physiology, 2020, 184: 1731-1743）；基于转录组与代谢组学联合分析探讨了华南毛蕨类黄酮生物合成途径并对其查尔酮合酶的分子催化机制进行了详细解析（Frontiers in Plant Science, 2021, 12: 757516）。本篇论文对蕨类植物查尔酮合酶分子催化机制进行了进一步的研究，并为微生物法合成黄酮类化合物提供了重要的参考价值。
山东大学药学院博士生倪荣、牛梦为该文的共同第一作者，山东大学程爱霞教授和中国科学院分子植物科学卓越创新中心张鹏研究员课题组李建戌副研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会基金的资助。
转自：植物生物技术Pbj
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