雷公藤福定、新雷公藤福定是从传统中药雷公藤中分离出来的两种对映-贝壳杉烷型二萜，具有良好的抗HIV复制活性，极具开发成药的潜力。C-20位氧化在对映-贝壳杉烷型二萜中普遍存在，除了雷公藤福定、新雷公藤福定，代表性化合物还有冬凌草甲素、毛萼乙素等，它们均具有良好的生物活性。然而至今为止，仍未在植物中发现可以催化对映-贝壳杉烷型二萜C-20位氧化的酶。

近日，首都医科大学中药合成生物学科研团队在国际知名杂志ACS Catalysis在线发表了题为“Discovery of key cytochrome P450 monooxygenase (C20ox) enables the complete synthesis of tripterifordin and neotripterifordin”的研究论文（https://doi.org/10.1021/acscatal.4c07121）。中药资源学与中药化学学系中药合成生物学科研团队党员王家典为共同一作，首都医科大学为第一署名单位。

  文章利用体外生化实验和体内基因枪干扰技术，从雷公藤中挖掘出第一个植物来源的对映-贝壳杉烷型二萜C-20位氧化酶（CYP71BE271，C20ox），并系统表征了C20ox介导雷公藤福定和新雷公藤福定生物合成途径上C-20位氧化过程，从而打通雷公藤福定和新雷公藤福定的生物合成通路。基于此，构建了两个生产雷公藤福定和新雷公藤福定的平台：（1）利用合成生物学策略，在酿酒酵母中重构其完整生物合成途径，实现了雷公藤福定和新雷公藤福定的异源生产（摇瓶发酵产量分别为16mg·L⁻¹和1 mg·L⁻¹）；（2）从甜菊醇出发，经简单化学-酶法合成路线（8步反应），实现了二者的合成。总之，这项研究不仅解决了雷公藤福定和新雷公藤福定的资源获取问题，还将加速阐明其他具有重要药用价值的对映-贝壳杉烷型二萜的C-20氧化修饰过程，并促进植物CYPs作为生物催化剂在化学-酶法合成复杂活性天然产物中的应用。

该研究工作得到了国家重点研发计划（2020YFA0908000）、国家自然青年基金（82304653）、中央本级重大增减支项目“名贵中药资源可持续利用能力建设”项目（2060302）、中国中医科学院科技创新工程项目（CI2021B014）、西南大学科研启动基金项目（SWU020018）和重庆市生物医药研发重大专项课题（CSTB2022TIAD-STX0015）的资助。

中药合成生物学科研团队在雷公藤研究方面处于国际领先水平，致力于在途径解析的基础上利用合成生物技术，实现天然活性分子的绿色生物制造。将代谢工程及蛋白质工程相结合，通过对细胞内合成途径到关键酶，再到细胞耐受性的全面优化，在构建生产萜类、脂肪酸类化合物细胞工厂领域也取得了多项开创性成果。