优化反应条件以实现甜叶菊 Rebaudioside D 的高产
高糖饮食导致各种慢性疾病的患病率不断上升，包括肥胖、糖尿病、心血管疾病和高血压，构成了重大的全球公共卫生问题。甜菊糖Rebaudioside D（Reb D）是一种源自植物的天然甜味剂，因其零热量、强烈甜味和宜人的口感而作为糖替代品受到广泛关注。
然而，其在甜叶菊（Stevia rebaudiana Bertoni）中含量有限，以及植物来源的糖基转移酶溶解性和酶活性低等问题，阻碍了其广泛的商业应用。针对这些问题，发现了一种源自枯草芽孢杆菌168的新型糖基转移酶YojK。本研究介绍了一种基因改造的细菌糖基转移酶YojK-I241T/G327N，其具有高溶解性和催化效率，为Reb D的工业化生产提供了巨大潜力。
开发了一种利用YojK-I241T/G327N和AtSuSy酶的级联反应高效生产甜菊糖苷D的方法。
为了解决植物来源糖基转移酶溶解性低的问题，研究人员研究了使用来自枯草芽孢杆菌168的O-糖基转移酶YojK的潜力。选择YojK是因为它已证明对多种底物（包括大分子）具有糖基化活性。在成功进行重组表达和纯化后，YojK被用于糖基化Reb A，从而生产出甜菊糖Reb D。酶动力学分析显示，与其他糖基转移酶相比，YojK对Reb D的催化活性较低。因此，研究建议需要通过结构导向工程来提高YojK的催化活性，以实现潜在的实际应用。（如图1所示）
图1
优化反应条件以实现甜菊糖苷D的高产量。
反应条件，包括pH、温度和底物浓度，可以进行优化以实现甜菊糖Reb D的高产量。该研究使用分子动力学模拟来研究YojK-I241T/G327N变体如何增强Reb D的糖基化。在模拟过程中，该变体在Reb A和H14之间保持了稳定的氢键，而野生型则没有（如图2所示）。这种稳定性也延伸到了Reb A的O2原子与UDPG的C1P之间的距离。YojK-I241T/G327N变体催化效率的提高归因于这些稳定的相互作用，表明其具有实际应用潜力。
Rajah 2
Rajah 3
结论
该方法获得了83.47%的Reb D产率。值得注意的是，添加1 mM UDPG使得能够合成20.59 g/L的Reb D，产率高达91.29%，超过了以往的研究。该过程展示了工业化规模生产Reb D的潜力，尤其是在对YojK进行结构工程改造之后。YojK可以在大肠杆菌BL21（DE3）中高效表达，具有高溶解性。通过结构导向工程，创建了双突变体YojK-I241T/G327N，通过蔗糖合酶AtSuSy循环利用UDPG，实现了Reb D的大规模生产，产率高达91.29%。本研究将YojK-I241T/G327N作为经济有效的工业化生产Reb D的有前景工具。
