《Food Bioscience》：Integrated metabolomic and transcriptomic analysis identifies UGT84A126 as a substrate promiscuous flavonoid glucosyltransferase in
Entada phaseoloides
编辑推荐：
•共表达网络在Entada phaseoloides的八种组织中鉴定出58种类黄酮糖苷和157个UGT基因。•UGT84A126是一种保守的类黄酮7-O-葡萄糖基转移酶，具有广泛的底物杂合性和严格的UDP-葡萄糖供体特异性。•UGT84A126在云实属中保守存在，并在蝶形花亚
- •
共表达网络在Entada phaseoloides的八种组织中鉴定出58种类黄酮糖苷和157个UGT基因。
- •
UGT84A126是一种保守的类黄酮7-O-葡萄糖基转移酶，具有广泛的底物杂合性和严格的UDP-葡萄糖供体特异性。
- •
UGT84A126在云实属中保守存在，并在蝶形花亚科豆科植物中经历了串联重复。
- •
分子对接和突变分析揭示了关键的催化残基和一个增强活性的突变体（L198A）。
引言
类黄酮是自然界中分布最广泛的次生代谢物之一，广泛存在于人类饮食中的水果、蔬菜和茶中，在植物生长、发育和胁迫抗性中发挥多种重要作用，其作用机制包括紫外线防护、抗氧化、信号分子、传粉者吸引以及防御食草动物和致病微生物（Chen等，2026；Liu等，2022；Wu等，2024）。在结构上，类黄酮由两个芳香苯环（A环和B环）通过一个由三个碳原子和一个氧原子组成的杂环C环连接而成。根据C环的氧化状态和B环的连接方式，类黄酮通常分为几个主要亚类，包括黄酮醇、花青素、黄酮、二氢黄酮、儿茶素和异黄酮（Shen等，2022；Zhao等，2016；Zheng等，2023）。大量研究表明，类黄酮具有多种促进健康的活性（Kramer和Johnson，2024；Zhao等，2020）。膳食中摄入槲皮素和山奈酚等黄酮醇，以及矢车菊素等花青素，与2型糖尿病风险降低相关（Deng等，2022）。柚皮素等二氢黄酮在对抗氧化应激、炎症和心血管疾病方面显示出良好的治疗潜力（Hostetler等，2017；Wang等，2022；Xie等，2022）。此外，木犀草素等黄酮类化合物被报道能显著降低卵巢癌的发病率，而茶中的主要多酚类物质儿茶素有助于预防慢性心血管疾病（Kure等，2016）。异黄酮在临床上也被广泛应用于缓解绝经症状，凸显了类黄酮化合物广泛的药理学意义（Durazzo等，2019）。
植物中类黄酮的生物合成通过一系列酶促反应实现，涉及苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）、4-香豆酰辅酶A连接酶（4CL）、查尔酮合酶（CHS）和查尔酮异构酶（CHI）（Li等，2026）。在CHI的催化下，查尔酮被转化为二氢黄酮柚皮素，随后柚皮素作为多种类黄酮衍生物的中心前体（N. Liu等，2026；Luo等，2025；Zheng等，2023）。进一步的结构性多样化通过细胞色素P450单加氧酶（CYPs）、UDP-葡萄糖醛酸基转移酶（UGTs）和O-甲基转移酶（OMTs）的作用实现，从而生成多种具有不同生物活性的类黄酮衍生物（Y. Liu等，2026；Sirirungruang等，2024；Xu等，2026）。在植物中，类黄酮主要以水溶性糖基化形式积累，特别是二氢黄酮-O-糖苷、黄酮-O-糖苷和黄酮-C-糖苷，其中许多具有心脏保护、肝脏保护和抗炎活性（Xiao等，2016；Xie等，2022）。这些糖苷的形成主要由UGTs催化，UGTs将活化糖基从UDP-糖转移到特定的受体分子上。植物UGTs被分为大约90个家族，尽管大多数已表征的成员属于约20个主要家族（Liu等，2023）。根据受体底物上的糖基化位置，UGTs可进一步分为O-糖基转移酶（OGTs）、C-糖基转移酶（CGTs）和N-糖基转移酶（NGTs）。值得注意的是，UGT84家族的成员已被报道能够催化类黄酮底物的O-糖基化和C-糖基化反应。例如，UGT84A57催化木樨草素的6-C-糖基化，而GcCGT介导木犀草素的6-C-糖基化和4′-O-糖基化（Bao等，2024；Mashima等，2019）。此外，UGT84F9被证明能催化槲皮素的7-O-葡萄糖醛酸化，UGT84A49参与大豆苷元的7-O-糖基化（Adiji等，2021；Li等，2024）。这些发现共同表明，UGT84酶在底物识别和区域选择性方面具有显著的催化杂合性（Ono等，2016；Sun等，2024）。
Entada phaseoloides（鸡冠刺桐，又称鸡公豆）是一种在中国南方和亚洲其他热带地区广泛分布的药用作物。在区域传统中，E. phaseoloides的果核被食用。在大医药和藏药中，该植物用于健胃、促进消化和缓解因体弱引起的倦怠，而其茎和果核长期以来因其抗氧化、抗炎和抗糖尿病特性而被用于传统医学（Xiong等，2021, 2018, 2015）。鸡冠刺桐属植物积累丰富的皂苷和类黄酮糖苷，使其成为研究植物糖基转移酶底物选择性和催化通用性的理想材料（Dong等，2012；Mo等，2013；Xiong等，2014, 2013）。然而，迄今为止，在鸡冠刺桐属植物中仅有少数类黄酮相关UGT被进行功能表征。在我们之前的研究中，我们证明EpUGT73能高效催化木樨草素、木犀草素和槲皮素的7-O-糖基化，而EpUGT95对木犀草素和槲皮素二糖苷衍生物的合成表现出高催化活性（Xu等，2025）。这些发现表明，鸡冠刺桐属植物拥有多种具有不同催化特性的糖基转移酶，参与类黄酮糖苷的生物合成。
类黄酮糖苷通过UDP-糖基转移酶（UGTs）的作用形成，具有增强的药理学性质，在植物发育和胁迫适应中发挥关键作用。在本研究中，我们对E. phaseoloides多种组织中的类黄酮进行了表征，鉴定出58种类黄酮糖苷。通过将转录组学和代谢组学数据与k-均值聚类整合，我们构建了将UGT基因与糖苷积累模式联系起来的共表达网络。结合WGCNA和KEGG富集分析，我们从果皮富集聚类中鉴定出一个高表达的UGT84家族基因UGT84A126。功能表征表明，UGT84A126以UDP-葡萄糖为供体糖催化多种类黄酮苷元的糖基化，并通过分子对接、丙氨酸扫描和定点突变分析，我们确定了对其催化活性至关重要的关键氨基酸残基。这些发现不仅阐明了UGT84酶的区域特异性糖基化机制，也为生物技术应用中类黄酮糖苷生产理性工程提供了有价值的理论基础。
章节摘要
实验材料
E. phaseoloides的植物材料采集自中国云南省西双版纳中国科学院西双版纳热带植物园（101°25′E，21°41′N）。所有新鲜采集的样本立即在液氮中速冻，随后保存在-80°C直至进一步使用。
总RNA提取和RNA-Seq
使用植物多糖多酚RNA提取试剂盒（天根，中国北京）按照说明书从E. phaseoloides的不同组织中提取总RNA
Entada phaseoloides不同组织的类黄酮表征
使用非靶向代谢组学方法，我们在E. phaseoloides的八种不同组织中鉴定出132种类黄酮（嫩茎、成熟茎、老茎、内果皮、外果皮、果核、叶片和根部）。这些类黄酮被分类为29种异黄酮、28种黄酮、18种黄酮醇、16种儿茶素、13种二氢黄酮、10种花青素、7种查尔酮和11种其他类黄酮（包括新黄酮和樟属黄酮）（图1A）。主成分分析（PCA）揭示了类黄酮积累方面存在显著差异
讨论
类黄酮是最丰富的植物次生代谢物之一，广泛分布于水果、蔬菜和药用植物中，主要以可溶性糖苷形式积累（Cozzolino等，2026；Tang等，2026）。糖基化步骤对于类黄酮的生物活性和溶解度至关重要，主要由UDP-糖基转移酶（UGTs）催化。挖掘转录组与代谢组之间的时空相关性已被证明是一种强大的策略
结论
在本研究中，我们整合多组织代谢组学和转录组学分析，系统地表征了E. phaseoloides中的类黄酮糖苷和UGT基因，发现了来自果皮富集共表达聚类中的UGT84A126——一种保守的类黄酮7-O-糖基转移酶。功能表征表明，UGT84A126具有广泛的受体底物杂合性，能催化24种测试类黄酮苷元中15种的糖基化，但表现出严格的
CRediT作者贡献声明
Zhinan Mei（梅智南）：项目管理，资金支持获取。Yuanlong Liu（刘远龙）：写作——审阅与编辑，指导，项目管理，资金支持获取。Qidi Wei（魏其弟）：资源。Lin He（何林）：数据管理。Ruiheng Tang（唐瑞恒）：方法论，研究调查，数据管理。Xun Xu（许荀）：写作——审阅与编辑，写作——初稿，可视化，验证，方法论，研究调查，正式分析，数据管理，概念构思
未引用参考文献
Liu等，2026；Wang等，2023；Zhu等，2025。
声明
本研究所描述的工作此前未曾发表，除预印本、摘要、已发表讲座、学术论文或注册报告的形式外。本文未在其他地方考虑发表。本文的发表已获得所有作者以及工作所在机构负责当局的默示或明示批准。
数据可用性
所有相关数据均可在本文稿及其补充材料中找到。
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
感谢华中农业大学植物科学技术学院核心设施中心在UPLC-MS检测方面的协助，感谢李凤凤在MS数据分析中的帮助。本研究得到以下资金支持：国家重点研发计划（项目编号：2022YFC3502200）、中央级公益性行业科研专项经费项目：珍贵中药资源可持续利用能力建设（2060302）以及
许荀|唐瑞恒|何林|魏其弟|刘远龙|梅智南
