中科院微生物研究所尹文兵研究组从真菌发现黄酮柚皮素合成的新途径

近日，中科院微生物所尹文兵研究团队在Nature Communications发表题为“A fungal NRPS-PKS enzyme catalyses the formation of the flavonoid naringenin”的论文，文中介绍了发现真菌合成黄酮柚皮素的新途径。

黄酮类化合物广泛存在于自然界，尤其是植物中，它具有良好的生理和药理活性，在工业、食品和制药行业需求巨大。柚皮素作为一种平台化合物，是合成黄酮类化合物的中间体。在植物和细菌中，以对香豆酸（p-CA）为前体，经对香豆酰辅酶A连接酶（4CL）和III型聚酮合酶查尔酮合酶（CHS）催化生成柚皮素查尔酮，然后在查尔酮异构酶催化或pH改变自发异构化生成柚皮素。值得一提的是，真菌中有报道黄酮类化合物的产生，但其合成酶和途径鲜有报道。

团队利用靶向基因组挖掘策略从植物内生真菌中发现一个不同于常规途径黄酮柚皮素合成酶。该酶具有独特结构域组成（A-T-KS-AT-DH-KR-ACP-TE），是一个NPRS-PKS杂合酶，鉴定为FnsA。通过异源表达、底物饲喂实验和体外酶促反应，证实了FnsA以游离的芳香酸（对香豆酸和对羟基苯甲酸）为底物，直接催化形成柚皮素。FnsA KS结构域系统进化分析结果表明FnsA^PKS属于I型PKS，不同于传统的III型PKS（CHS）。

鉴于FnsA催化柚皮素合成的新颖性，团队利用fnsA一个酶在酿酒酵母合成柚皮素，并在此基础上从头构建了植物黄酮异鼠李素和金合欢素的生物合成途径。综上，该研究证实了FnsA是一种新型的真菌柚皮素合酶，不同于传统的柚皮素合成途径，FnsA能催化对香豆酸或对羟基苯甲酸直接合成柚皮素。通过工程fnsA成功从头合成植物黄酮异鼠李素和金合欢素，可为微生物高效生产黄酮类化合物提供新策略。

图1 a 真菌NRPS-PKS杂合酶仅1%被鉴定，开发潜力巨大；b-d NRPS-PKS杂合酶FnsA的功能鉴定

图2 FnsA是一类新的柚皮素合酶及柚皮素的合成机制阐明

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34150-7