猴头菇源hericenones生物合成途径中异戊烯基转移酶的发现与功能解析

【编辑推荐】本研究通过基因组挖掘在猴头菇（Hericium erinaceus）中发现8个UbiA型异戊烯基转移酶（PTs），其中HePT8首次被证实可催化奥索酸（OA, 1）的牻牛儿基化生成大麻奥辛酸（2）——hericenones生物合成的关键前体。该工作揭示了真菌PTs的底物可塑性（H40/D96等关键残基协调Mg2+-二磷酸相互作用），为神经退行性疾病治疗药物的生物工程化提供了新工具。

　　

Highlight

猴头菇（Hericium erinaceus）中的hericenones是一类具有神经生长因子增强活性的meroterpenoids（部分萜类化合物），其生物合成需要异戊烯基转移酶（Prenyltransferase, PT）介导奥索酸（orsellinic acid, OA, 1）的牻牛儿基化。然而，催化这一关键步骤的真菌酶此前尚未被鉴定。

Genome mining of putative PTs in H. erinaceus

通过系统性挖掘猴头菇基因组，我们鉴定出8个潜在的UbiA型异戊烯基转移酶（HePT1–8）。在米曲霉（Aspergillus oryzae）中异源表达并结合底物喂养实验发现，HePT8能够催化1的牻牛儿基化，生成hericenones的核心前体——大麻奥辛酸（cannabigerorcinic acid, 2）。有趣的是，HePT7展现出对4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoate）的二甲基烯丙基转移活性。

关键催化残基的发现

通过系统突变分析，我们揭示了HePT8中协调Mg²⁺-二磷酸相互作用及底物定位的关键残基（H40/D96/D100/D211/D218/Y158）。这些发现不仅阐明了hericenones生物合成的奠基步骤，更通过具有底物可塑性的多功能酶拓展了真菌PTs的催化版图。

Conclusions

本研究成功表征了猴头菇中8个PTs的功能，其中HePT8是首个被证实能直接转移GPP至1的蘑菇源UbiA型PT。该发现为生物工程化新型meroterpenoids提供了关键酶工具，并揭示了真菌次级代谢的进化趋同现象。