2017年5月18日，自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志全文在线发表了bobapp官方下载 天然药物活性物质与功能国家重点实验室朱平研究团队完成的题为“Improving 10-deacetylbaccatin III-10-β-O-acetyltransferase catalytic fitness for Taxol production”（提高10-去乙酰巴卡亭-III-10-β-O-乙酰转移酶底物适配性酶法合成紫杉醇）的研究论文，报道了通过蛋白质工程改善10-去乙酰巴卡亭III-10-β-O-乙酰转移酶对非天然底物10-去乙酰紫杉醇的适配性，实现以废弃物7-木糖-10-去乙酰紫杉醇为原料、中间经过10-去乙酰紫杉醇全酶法高效合成紫杉醇抗肿瘤药物。北京协和医学院已毕业博士研究生李炳娟为论文第一作者，朱平研究员为通讯作者。该研究先后获得国家自然科学基金（31270796，30770229）、国家“十二五”科技重大专项“综合性新药研究开发技术大平台”（2012ZX09301002-001-005）和北京协和医学院青年科研基金（3332015137）等项目资助。

紫杉醇是一个具有确切抗癌疗效的二萜化合物，自上市以来一直是销量最大的植物抗肿瘤药物，随着其适应症的增加和新剂型的开发，它的临床应用范围也随之扩大，国内外医药市场对紫杉醇的需求量仍旧有增无减，但其天然含量低微。在紫杉醇生物合成途径中，10-去乙酰巴卡亭III-10-β-O-乙酰转移酶（简称乙酰转移酶，DBAT）是关键酶之一，天然底物为10-去乙酰巴卡亭III，产物为紫杉醇合成的中间体巴卡亭III。10-去乙酰紫杉醇（DT）不是紫杉醇生物合成的中间体，但结构十分相似，只要在其C-10位羟基乙酰化即成为紫杉醇（Taxol）。紫杉醇的另一结构类似物7-木糖-10-去乙酰紫杉醇（XDT）与10-去乙酰紫杉醇相比又在其C7位多了一个木糖基（见下图），该产物在红豆杉，尤其是在中国红豆杉和西藏红豆杉等植物中含量十分丰富，最高可达0.5%，是紫杉醇的十余倍到数十倍，在提取紫杉醇时一般作为废弃物处理，既污染环境又造成资源浪费。

该研究证实，上述乙酰转移酶也能够乙酰化非天然底物DT为紫杉醇，但效率非常低下。研究团队通过蛋白质工程将其对DT的催化效率提高了近6倍。在前期研究中，研究团队已通过自主发现的来自香菇的新型β-木糖苷酶（代号LXYL-P1-2）能够高效地水解去除XDT的木糖基生成DT 。在此次报道中，他们把优化后的乙酰转移酶和该β-木糖苷酶进行一锅法体外酶促反应，即在同一个反应体系中，经过两酶的“通力”合作直接将XDT转变为紫杉醇（Taxol）（见下图）。这种离体合成生物学（in vitro synthetic biology）方法实现了废弃物XDT由“垃圾”变“财宝”的华丽转身。

上述研究力求将含量数十倍于紫杉醇的结构类似物转变成紫杉醇，不仅具有潜在的经济价值和社会意义，而且具有重要的环保意义。

 

图 由7-木糖-10-去乙酰紫杉醇经一锅法全酶促合成紫杉醇示意图及部分研究结果.

说明：左：一锅法反应体系包含专一性β-木糖苷酶、经蛋白质工程改造后的10-β-乙酰转移酶、底物XDT和乙酰基供体乙酰辅酶A，β-木糖苷酶水解XDT为DT，之后，乙酰转移酶乙酰化DT为紫杉醇。右上：一锅法反应（体积分别为1 mL、10 mL、50 mL）后高效液相色谱法（HPLC）测得的紫杉醇产量；右下：50 mL体系反应后的HPLC测定结果。

 

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