糖基转移酶组合突变与双酶反应体系高效生物合成人参皂苷Rh2的研究

本研究通过糖基转移酶YjiC的组合突变（Y14S/F168N/M315F）显著提升了对20(S)-原人参二醇（PPD）的转糖基活性（转化率达95.25%），并结合双酶催化与补料策略实现人参皂苷Rh2的高效合成（产量10.73 g/L），为稀有皂苷的绿色生物制造提供了新思路。

　　

Highlight

Strains and chemicals

微生物糖基转移酶YjiC突变体M315F（本实验室保存）和蔗糖合成酶AtSuSy（质粒pET28a-AtSuSy，GenBank登录号：AK316826）用于本研究。原人参二醇（PPD）和人参皂苷Rh₂购自南京春秋生物工程有限公司，溶解于二甲基亚砜（DMSO）备用。

Combinatorial effects of the mutant on the activity and regioselectivity

前期研究发现YjiC突变体M315F虽具有优异的区域选择性（～99%），但其对PPD的转化率仅82%。为同时提升催化活性与选择性，本研究对"热点"残基Y14和F168进行组合突变，获得三重突变体Y14S/F168N/M315F。该突变体对PPD的转化率显著提高至95.25%，且通过动力学分析、分子对接和分子动力学模拟揭示了其活性提升与区域选择性改变的分子机制。

Conclusion

通过组合突变策略构建的YjiC三重突变体Y14S/F168N/M315F实现了人参皂苷Rh₂的高效定向生物合成（转化率95.25%）。双酶反应体系与补料策略的结合使产量达到10.73 g/L，为稀有皂苷的工业化生产提供了新方案。