武汉大学、东京大学、波恩大学合作发现无需角鲨烯的新型三萜类化合物

三萜是许多药物的重要来源。此前所有的三萜都被认为是从角鲨烯中提取的。武汉大学研究小组在基因组挖掘过程中偶然发现真菌中一种不需要角鲨烯的新型三萜，跟东京大学、波恩大学共同合作这种新型三萜化合物的合成奥秘。这一重要发现为制药科学打开了一个全新的可能性世界。

　　

   

   

图:这张图显示了之前唯一已知的三萜生物合成途径与研究人员发现的新途径之间的区别。

图片来源:Ikuro Abe, 2022

三萜是一种广泛存在于动物、植物、微生物乃至人类体内的有机化合物。目前已发现约2万种不同的三萜类化合物，由于其抗炎、抗癌、抗糖尿病和其他有价值的特性，被广泛用于化妆品、食品补充剂，最重要的是用于医药。到目前为止，所有已知的三萜都被认为是由共同的前体——角鲨烯生成或者提取的，角鲨烯本身也是三萜的一种。

在一项由东京大学、日本KEK、中国武汉大学和德国波恩大学联手的研究合作中，研究人员首次见证了真菌在不使用角鲨烯的情况下进行一种新型三萜化合物的生物合成——在生物体中由简单化合物生成复杂化合物。这一重要发现为制药科学打开了一个全新的可能性世界。文章发表在6月1日的《Nature》 上。

这一发现几乎是由武汉大学的研究小组偶然发现的，他们当时正在用基于酵母的基因组挖掘平台从内生菌T.verruculosus TS63-9和植物病原体M.phaseolina MS6进行基因组挖掘，以发现新的天然产物。他们发现了两种新的酶。“他们不一定是在寻找三萜，但他们发现了广泛分布在真菌中的新基因。他们不知道这些基因的功能，”东京大学制药科学研究生院的Ikuro Abe说。“所以他们对这些新基因进行了表征，其中一个恰好是三萜合成。”

这时其他团队参与了合作。据Abe教授介绍，波恩大学的研究小组擅长化学，他们致力于阐明详细的酶反应机理；东京大学和KEK的研究人员在结构分析方面发挥了他们的专长。

通常，需要多种酶反应来产生复杂的分子化合物，比如我们的身体使用角鲨烯来产生激素和胆汁酸。然而，在单一的酶反应中，一个叫做C5异戊二烯单元或积木的简单分子，是构建非常复杂的三萜分子结构的起始物。 

“没有人能想象这种情况会发生在自然界。这是一种新的生物合成机制的发现，”东京大学制药科学研究生院的Ikuro Abe教授解释说。 

“在自然界中生物合成比我们在工业中使用的化学合成更有效。这就是为什么我们对自然界中的生物合成过程感兴趣。”“大自然的方法是更好、更便宜、更清洁的过程。我们正在努力更好地了解自然界中的过程是如何发生的，以便我们可以在实验室中重新创造或重新设计它，以获得越来越重要和有用的化合物。” 

这项新发现仅仅是个开始。Abe说:“现在我们已经解决了蛋白质结构，我们已经在操纵生物合成机制并试图生产更多有用的分子，用于药物开发。”他说，一旦你了解了它的结构，你就可以修改它。“在这里或那里改变一些东西，看看会发生什么。我们可以理解结构-功能关系。这就像一个谜题，”他解释道。