理学院生物合成与绿色制造创新团队利用自建喜树多组学数据库，长期从事绿色催化酶元件发掘与表征。黄酮类成分具有C6-C3-C6结构骨架，是植物中最大的次生代谢产物类别之一。对于植物而言，该类成分主要发挥胁迫防御、视觉吸引、生长调节、光受体等作用。而对于人类而言，该类成分常被用作营养成分、化妆品成分或药用成分。柚皮素属于黄烷酮类别，它是黄酮类成分的中心前体，经过羟化、甲基化、糖基化或乙酰化修饰，可以衍生出8000多种黄酮类成分。黄酮的羟化修饰最为常见，羟化修饰可显著提升黄酮的溶解性和生物活性。现有文献报道，黄酮的C2、C6、C8、C2’、C3’、C5’位羟化主要由CYP450家族的羟化酶负责，黄酮的C8位羟化也可由Rieske型加氧酶或黄素单加氧酶负责，2-氧化戊二酸依赖的双加氧酶（2-OGD）则负责黄酮的C2和C3位羟化修饰。

喜树不仅可产生具有抗癌活性的一线抗癌药物，该植物中黄酮合成代谢也十分活跃，我们从中发现了48种被不同程度羟化修饰的黄酮类成分。由此表明喜树中存有丰富的黄酮羟化酶元件。团队基于前期构建的喜树多组学数据库，从数万条候选基因中发现了2条隶属于CYP450家族的羟化酶元件CYP71AU223和CYP71AU224。经过功能表征，发现它们能将柚皮素转化为香橙素，即实现黄酮中心前体柚皮素的C3位羟化修饰。由于经典型黄酮C3位羟化酶（F3H）隶属于2-OGD家族，因此，我们将其划归为非经典的CYP450型F3H。通过跨物种共线性分析，我们还从另外两种富产黄酮的植物野茶树和大豆中发现了同样具有黄烷酮C3位羟化修饰功能的CsCYP71A和GmCYP71A。由此表明，非经典的CYP450型F3H不仅存在于喜树，其还同样存在于其他富产黄酮的植物中。团队通过理性突变解析了它们的底物锚定位点，突变过程中还意外发现，拓宽底物通道不仅能提升其催化活性，还能拓展底物识别谱。

本研究同时从三种植物中报道了非经典的CYP450型F3H,填补了CYP450型黄酮羟化酶的催化盲点，拓宽了我们对黄酮羟化酶的研究认知。该研究由理学院生物与医药专业研究生何金蔚和化学生物学专业本科生刘渝钶协作完成，蒲祥副教授为论文通讯作者。本研究由中央本级重大增减支项目、四川省自然科学基金面上项目、四川农业大学学科建设双支计划自由探索专项、国家自然科学基金项目联合资助，研究结果以题为《Discovery and enzymatic engineering of two non-canonical flavonoid C3-hydroxylases from Camptotheca acuminata Decne》在国际经典权威期刊《The Plant Journal》发表。

文章链接：https://doi.org/10.1111/tpj.70536