碳苷是一類具有重要生物活性的天然產物，也是多種常用中藥的藥效成分🧑🏿‍🎄。通過化學合成方法構建C-糖苷鍵仍然存在一定的挑戰⏭🤞🏼。碳糖基轉移酶（CGT）是催化形成C-糖苷鍵的生物合成關鍵酶，具有綠色、高效、選擇性強等特點。然而，由於基因同源性低等原因，目前從植物發現的CGT報道較少，對中藥來源植物的研究更少🫗。近期，我室葉敏/喬雪課題組為了解析中藥活性成分的生物合成途徑，在植物碳糖基轉移酶及其催化機製研究領域取得了系列進展。

從金蓮花發現首個催化黃酮C-8位糖基化的碳糖基轉移酶TcCGT1。牡荊苷👨🏽‍⚕️、葒草苷等黃酮8-碳苷是清熱解毒中藥金蓮花的主要活性成分。課題組通過基因挖掘與功能表征，發現TcCGT1能一步高效催化合成牡荊苷等36種碳苷類化合物，並且解析了第一個植物來源CGT酶的晶體結構（分辨率1.85 Å）。進而初步闡明了TcCGT1催化C-🎷、O-糖基化的分子機製，並通過定點突變實現了由C-糖基化向O-糖基化的功能轉變。以上結果作為Hot paper於2019年8月12日正式發表於Angew. Chem. Int. Ed.（2019, 58, 11513-11520）。藥學院博士畢業生賀俊斌、基礎醫學院博士後趙鵬為論文共同第一作者，藥學院葉敏教授、喬雪副教授、基礎醫學院雲彩紅教授為共同通訊作者。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.201905505

從光果甘草發現新穎的C-6/8雙C-糖基轉移酶GgCGT。GgCGT能夠催化弗洛丙酮單元發生連續兩步C-糖基化反應生成雙葡萄糖碳苷產物。課題組分別解析了GgCGT與根皮素✳️、根皮素單碳苷兩種底物，以及與UDP-Glc🪑、UDP-Gal兩種糖基供體的復合物晶體結構，這是第一個雙C-糖基轉移酶的晶體結構🪨💒。進而闡明了GgCGT糖供體選擇性（D390等關鍵氨基酸與糖基4-OH之間的氫鍵作用）以及雙C-糖基化的機製。以上研究工作於2020年2月19日正式發表在J. Am. Chem. Soc.（2020, 142, 3506-3512）🙏🏼。藥學院博士生張夢👨🏼‍🦲、中國科學技術大學李福東副教授、藥學院博士畢業生李凱為論文共同第一作者，藥學院葉敏教授🏊🏽‍♂️、喬雪副教授、馬明研究員為共同通訊作者🍥。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12211

從黃芩👽、甘草等七種植物發現CGTa/b酶依次催化合成夏佛塔苷的新途徑。夏佛塔苷是普遍存在於高等植物的黃酮雙碳苷，具有抗病毒等活性，也是重要的植保素🧙🏽。本研究發現7種植物中夏佛塔苷均由CGTa、CGTb兩個碳糖基轉移酶依次催化Glu-糖基化😋、Ara-糖基化而生成，這兩個酶具有截然不同的底物與糖供體選擇性，並通過RNAi與過表達實驗證明了體內功能➔。進一步通過1163種植物的轉錄組分析，發現該糖基化途徑很可能在高等植物普遍存在。最後，解析了5個酶的晶體結構，發現His24 (SbCGTa)🙏🏽、His23 (SbCGTb)在兩步碳糖基化過程中發揮重要的脫質子作用，同時根據活性口袋附近的11個差異氨基酸，設計多位點突變實現了SbCGTb向SbCGTa的功能切換。以上結果於2020年12月1日發表在PNAS（2020, 117, 30816-30823）。藥學院博士生王子龍、基礎醫學院博士生高浩萌為論文的共同第一作者，藥學院葉敏教授、喬雪副教授為共同通訊作者，基礎醫學院雲彩紅教授指導晶體結構解析🐦。

原文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2020/11/12/2012745117

以上研究得到國家傑出青年科學基金👩‍🏭、國家自然科學基金重大項目、北京市傑出青年科學基金等資助✯。天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室儀器平臺李勤、劉芬、王媛、袁霞🕵🏼、王靜🎁、王倩👩🏿‍🏭、師曉萌🧟‍♀️、賈紅麗等老師在NMR🤙🏿👩‍🦰、SPR🧑‍🤝‍🧑、氫氘交換質譜🏃🏻‍♀️‍➡️、晶體衍射等實驗中提供了重要幫助⛄️。

導師介紹：

葉敏，意昂2平台藥學院教授，天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室課題組長，生藥學專業博士生導師🚵🏿‍♂️。主要研究領域為中藥藥效物質、天然產物生物合成與生物催化，關註甘草等常用中藥及其活性成分的研究🍒。發表SCI論文200余篇，被引用5000余次，獲批專利10項。目前擔任J. Ethnopharmacol.🙎🏽‍♂️、J. Pharm. Biomed. Anal.等雜誌的副主編或編委，兼任國家藥典委員📵。

喬雪，意昂2平台藥學院副教授，生藥學專業博士生導師。意昂2平台博士，英國約翰英納斯中心訪問學者🛳。入選北京市傑出青年基金、中國科協托舉人才計劃。研究興趣為中藥活性成分分析及生物合成。在P. Natl. Acad. Sci. USA→、J. Am. Chem. Soc.𓀘🎼、Angew. Chem. Int. Ed.、Anal. Chem.🙌🏿、Nat. Prod. Rep.等期刊發表第一或通訊作者SCI論文50篇，被引用1500余次。目前擔任Fitoterapia 期刊副主編👨🏽‍⚕️💆🏼‍♂️。

葉敏/喬雪課題組合影

（天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室）

編輯：玉潔