主要观点总结
该文章主要研究了黄酮芹糖苷的生物合成过程中的关键酶，鉴定了首个黄酮3-O-糖苷芹糖基转移酶CaApiGT，并解析了两类芹糖转移酶的10套复合物晶体结构。通过结构分析和理论计算，揭示了α螺旋结构域在两类芹糖基转移酶的糖受体选择性中的关键作用。
关键观点总结
关键观点1: 研究背景
该研究涉及到天然药物的开发和工业化生产，特别是黄酮芹糖苷的生物合成过程。研究者们前期已经鉴定了自然界首个酚类芹糖转移酶GuApiGT，并阐明了其供体识别特异性机制。但黄酮3-O-糖苷作为植物中数量庞大的黄酮芹糖苷类群，其生物合成的关键酶至今尚未被阐明。
关键观点2: 研究成果
研究团队成功鉴定了黄酮3-O-糖苷芹糖基转移酶CaApiGT，并解析了两类芹糖转移酶的复合物晶体结构。通过结构分析和理论计算，揭示了α螺旋结构域在决定两类芹糖基转移酶的受体选择性中的关键作用。此外，研究还基于关键α螺旋特点，从其他豆科植物中发现了与CaApiGT功能类似的芹糖基转移酶。
关键观点3: 研究方法
该研究采用了多种技术方法，包括病毒介导的基因沉默体系（VIGS）、毛状根转化体系、LC/MS分析、晶体结构解析、分子动力学模拟等，来探究CaApiGT的功能和底物选择性机制。
关键观点4: 研究意义
该研究为黄酮芹糖苷的生物合成提供了新的工具和思路，具有重要的应用潜力。此外，该研究还为其他豆科植物中芹糖基转移酶的挖掘和分类提供了指导。
关键观点5: 作者介绍及支持项目
该论文的通讯作者是北京大学药学院叶敏教授和中山大学巫瑞波教授。研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目的支持。
正文
-
糖苷类底物（
17-24
）催化活性极低或缺失
（图
3
）
。
图
3. CaApiGT
和
PcApiGT
的底物谱
3.
CaApiGT
对黄酮
3-
O
-
糖苷的选择性机制研究
为揭示
CaApiGT
对黄酮
3-
O
-
糖苷的选择性机制，该研究解析了
CaApiGT/UDP
的晶体结构（分辨率
1.74 Å
，
图
4A
）。同时，该研究成功获得
CaApiGT
的
6
个三元复合物晶体结构，包括
CaApiGT/UDP/
紫云英苷（
1.64 Å
）、
CaApiGT/UDP/
异槲皮苷（
1.78 Å
）、
CaApiGT/UDP/
金丝桃苷（
1.66 Å
）、
CaApiGT/UMP/
芦丁（
2.05 Å
）、
CaApiGT/UDP/
槲皮素
3-
O
-
木糖苷（
1.55 Å
）、
CaApiGT/UDP/
槲皮素
3-
O
-
阿拉伯糖苷（
1.77 Å
），首次实现了芹糖基转移酶三元复合物结构解析（
图
4B-C
）。
以
CaApiGT/UDP/
紫云英苷复合物为例进行分析，发现氢键、
π-
堆积及疏水作用共同稳定底物构象（
图
4D
）。基于
GuApiGT
结构构建
CaApiGT/UDP-Api/
紫云英苷分子模型并进行分子动力学模拟，
MM/GBSA
能量分解显示
458
个氨基酸中有
13
个残基对底物结合的贡献值
＞
1 kcal·mol⁻¹
（
图
4E
）。对其进行丙氨酸扫描突变，发现
His19
、
Asp116
、
Phe117
、
Thr142
、
Ile143
、
Glu275
与
Asp375
的突变使酶活基本丧失（
图
4F
），证明了上述氨基酸在稳定糖受体方面的重要性。
图
4.CaApiGT
的复合物晶体结构及关键氨基酸
4.
两类芹糖基转移酶的糖受体选择性机制
CaApiGT
专一催化黄酮
3-
O
-
糖苷的芹糖基化，而该研究者团队前期报道的
GuApiGT
仅识别
7-/4′-
O
-
糖苷。为解析两类酶的受体选择性差异机制，该研究尝试解析
GuApiGT
复合物未果，转而从欧芹（
Petroselinum crispum
）中鉴定了与
GuApiGT
功能类似的
PcApiGT
，并成功解析了
PcApiGT/UDP
（
2.65 Å
）、
PcApiGT/UDP/
大波斯菊苷（
17
）（
2.48 Å
）及
PcApiGT/UDP/
染料木苷（
20
）（
2.17 Å
）晶体结构（
图
5A-B
）。以
PcApiGT/UDP/
大波斯菊苷为例进行分析，活性口袋周边
17
个残基中
15
个结合能贡献＞
0.5 kcal·mol⁻¹
（
图
5C-D
）。丙氨酸扫描突变证实
Tyr12
、
His17
、
Phe115
、
Phe137
、
Met141
、
Ser171
、
Glu254
及
Asp353
为关键位点（
图
5E
）。
