近日，天津大学科研团队利用合成生物学技术，成功开发出一种高效生产稀有人参皂苷的新方法。相关研究成果已发表在国际权威期刊《先进科学》上。
稀有人参皂苷是人参和三七等传统中药材中的珍贵成分，被誉为“植物黄金”，具有增强免疫力、抗疲劳、抗氧化等多种功效。然而，稀有人参皂苷在植物中的含量极低，提取过程复杂且成本高昂，同时还容易对环境造成污染。
为解决这些问题，天津大学科研团队采用了合成生物学技术。简而言之，该技术通过构建微生物或植物细胞，使其像“工厂”一样生产稀有人参皂苷。研究团队前期通过基因编辑、细胞器工程等合成生物学策略，成功构建了植物细胞工厂，用于生产稀有人参皂苷。
为进一步提高生产效率，团队聚焦于该技术的关键元件——一种名为“糖基转移酶”的蛋白质。这种酶能够催化人参皂苷合成的最后几步反应，决定最终产物的种类和含量。然而，现有的糖基转移酶效率较低，难以满足大规模生产的需求。为此，天津大学研究团队聚焦稀有人参皂苷生物合成的关键糖基转移酶Pq3-O-UGT2，解析了它与底物结合的晶体结构。研究发现，这种糖基转移酶的底物结合口袋具有独特的取向和显著的疏水性，能够识别多种底物，包括不同的人参皂苷和一些黄酮类天然产物。
基于这些发现，研究团队对该糖基转移酶进行了改造，成功构建了突变体。实验结果表明，改造后的酶更倾向于合成稀有人参皂苷，且生产效率显著提高，为未来的大规模生产奠定了基础。
“我们这项研究的突破性意义在于为稀有人参皂苷的高效生产提供了新思路。”天津大学药学院梅坤荣教授表示，“未来，随着合成生物学技术的进一步发展，稀有人参皂苷的生产成本有望大幅降低，普通人也能便捷地用上这种‘植物黄金’。”