《表1 植物中已鉴定氧化三萜骨架的CYP450酶》

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《微生物合成植物三萜及其皂苷化合物》

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为了获得更高活性的三萜化合物，三萜骨架需要进一步被CYP450s氧化，通常是在底物的特定部位引入氧原子，主要形成羟基、羧基或环氧基团[16]。尽管CYP450催化的反应在自然界中普遍存在，而且被广泛研究，但对于特定的CYP450氧化三萜化合物的研究比较少，而且反应较为复杂。到目前为止，仅对30多个氧化三萜骨架的CYP450酶进行了功能验证（表1）。大多数被功能验证的CYP450都来源于双子叶植物CYP716家族，主要用于氧化齐墩果烷型三萜骨架，其中CYP51是仅有的一种来自于单子叶植物的可修饰三萜骨架的CYP450酶[17]。研究者将这些CYP450氧化酶整合到微生物宿主细胞中，用于生产活性更高的三萜化合物。例如以合成β-香树脂醇的工程化酵母作为宿主，异源表达CYP450还原酶和来源于乌拉尔甘草的CYP450酶CYP88D6后能够催化β-香树脂醇的C-11氧化生成11-oxo-β-香树脂醇，在此基础上异源表达CYP72A154后11-oxo-β-香树脂醇的C-30位被进一步氧化，生成药理活性更高的甘草次酸[18]。为了进一步提高三萜的产量，Zhu等[10]对多个CYP450酶的功能进行验证，发现来源于乌拉尔甘草的CYP72A63在以11-oxo-β-香树脂醇为底物时表现出更高的C-30氧化能力。Zhao等[9]在酿酒酵母中共表达β-香树脂醇和CYP716A12以及CYP450还原酶后，齐墩果酸的产量达到606.9mg/L。但是这些能够氧化三萜骨架的CYP450酶多数具有底物和产物杂泛性，它们对一系列结构相似的底物都具有活性，并且能够氧化底物的不同位点。例如来自罗汉果的CYP87D18可以氧化葫芦二烯醇生成11-oxo-24，25-环氧葫芦二烯醇、11-oxo-葫芦二烯醇和11-羟基葫芦二烯醇。这一特性限制了目标产物的生成，也给发酵后产物的分离和提取带来困难，因此如何获得活性以及特异性都更好的、新的CYP450酶仍是一项具有挑战性的工作。