Biotransformation of gypenoside XVII to compound K by a recombinant β-glucosidase
- 作者
- Fei-Liang Zhong, Wei-Wei Dong, Songquan Wu, Jun Jiang, Deok-Chun Yang, Donghao Li, Lin-Hu Quan
- 单位
- Key Laboratory of Natural Resources of Changbai Mountain and Functional Molecules, Ministry of Education, Yanbian University, Park Road 977, Yanji 133002, Jilin, People's Republic of China; Department of Oriental Medicinal Material and Processing, College of Life Science, Korean Ginseng Center Most Valuable Product and Ginseng Genetic Resource Bank, Kyung-Hee University, Seocheon-dong, Giheung-gu, Yongin-Si, Gyeonggi-do 446-701, Republic of Korea
- 杂志
- Biotechnology Letters（2016）
- DOI
- 10.1007/s10529-016-2094-3
- 所属领域
- 酶工程
- 关键词
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解决的核心问题
将人参皂苷Gypenoside XVII高效生物转化为高活性稀有人参皂苷Compound K，需要特异性水解糖基的酶。
研究策略
克隆来源于Lactobacillus brevis的β-葡萄糖苷酶基因bgy1，在大肠杆菌BL21(DE3)中表达重组MBP融合蛋白，并用于催化Gypenoside XVII的去糖基化反应，通过LC-MS分析转化路径和产量。
核心内容
本研究从Lactobacillus brevis中克隆了β-葡萄糖苷酶基因bgy1，并在大肠杆菌BL21(DE3)中以MBP融合蛋白形式实现异源表达。该基因全长2283 bp，编码761个氨基酸。重组酶Bgy1的最适反应条件为pH 6.0和30°C，且在60°C下完全失活。利用该酶催化人参皂苷Gypenoside XVII的去糖基化，通过LC-MS分析确认其能够特异性水解C-3位葡萄糖和C-20位外侧葡萄糖，经中间体Gypenoside LXXV最终转化为高活性稀有人参皂苷Compound K。在酶浓度0.1 mg/ml、底物浓度1 mg/ml的条件下，6小时内即可将Gypenoside XVII转化为0.58 mg/ml的Compound K，摩尔转化率高达89%，酶的最大比活力为89 U/mg蛋白。这一结果表明重组Bgy1是一种高效且特异性强的β-葡萄糖苷酶，为Compound K的规模化酶法制备提供了可行且经济的技术途径，对推动稀有人参皂苷在医药和保健品领域的应用具有重要意义。
创新点
发现Bgy1能特异性水解C-3位葡萄糖和C-20位外侧葡萄糖，通过Gypenoside LXXV中间体转化为Compound K，转化率达到89%，为Compound K制备提供高效酶。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Escherichia coli BL21(DE3) | 人参皂苷生物转化（Gypenoside XVII → Compound K） | bgy1 | 重组MBP-Bgy1 | 催化 | 重组β-葡萄糖苷酶，水解C-3位葡萄糖和C-20位外侧葡萄糖 |
关键发现
- bgy1基因长2283 bp，编码761个氨基酸；重组Bgy1最适pH
- 0，最适温度30°C，60°C完全失活；在0.1 mg/ml酶、20 mM磷酸钠缓冲液（pH
- 0）30°C条件下，1 mg/ml Gypenoside XVII在6 h内转化为0.58 mg/ml Compound K，摩尔转化率89%；酶的最大比活力为89 U/mg protein。
研究结论
重组Bgy1能有效将Gypenoside XVII转化为药理活性更强的Compound K，可用于Compound K的规模化制备。