背景：重楼为百合科植物云南重楼Paris poly-phylla Var. yunnanensis或七叶一枝花的干燥根茎，表面黄棕色或灰棕色；呈结节状扁圆柱形，略弯曲。其植株为多年生草本，最早记载于《神农本草经》，列为下品：苦，微寒，有小毒，归肝经。具有清热解毒，消肿止痛的功效；在我国南方地区常用。可用于广谱抗菌抗肿瘤，治疗毒虫咬伤等。

甾体皂苷为重楼主要活性成分，占总成分的 80%以上。皂苷是甾体和三萜糖苷类天然产物，糖基化修饰对皂苷结构复杂性、化学稳定性、水溶性和生物活性具有决定意义，但目前甾体多糖苷的糖链生物合成还不清楚。重楼为珍稀名贵中药，但由于重楼生长缓慢，皂苷分离制备过程繁琐、化学合成困难，严重限制了重楼皂苷的深入药理研究与开发，而合成生物学技术可提供新的解决方案。

研究团队通过转录组测序、酶促反应、现代波谱技术等，鉴定了重楼皂苷生物合成途径的6个UDP-糖基转移酶（UGT），催化重楼皂苷糖基化级联反应生成重楼二糖苷和三糖苷。

推荐文章：Acta Pharm Sin B. 2023;13(11):4638-4654.doi: 10.1016/j.apsb.2023.05.033.

研究方法

1. 重楼中三糖苷的转录组分析：

图A：通过对1年生至5年生重楼的转录组分析筛选候选糖基转移酶；
图B：所得六种糖基转移酶在不同组织中的转录水平分析；
图C：不同组织中的皂苷含量。

2. 葡萄糖糖基转移酶催化重楼单糖苷的功效验证

两种糖基转移酶（UGT80A40及UGT80A41）的催化作用。

3. 鼠李糖糖基转移酶及葡萄糖糖基转移酶催化重楼二糖苷及三糖苷的功能验证

图B：鼠李糖糖基转移酶的催化作用；

对6种糖基转移酶（标红）UGT80A40 、UGT80A41，UGT73CE1及UGT91AH 1-3进行系统发育分析。

5. 6种糖基转移酶的催化动力学参数测定

6. UGT80A40 和 41的底物宽泛性研究

不能被UGT80A40 和 41识别的底物。

7. UGT73CE1 以及 UGT91AH 1−3的底物宽泛性研究

不能被上述四种糖基转移酶所识别的底物结构。

8. UGT73CE1以及 UGT91AH 1−3催化底物的晶体结构

a：UGT73CE1催化底物3的晶体结构；
b-d:：UGT91AH 1−3催化底物5的晶体结构。

9. 皂苷产物抗真菌活性研究

药理活性研究发现，重楼皂苷对3种皮肤癣菌（红色毛癣菌、絮状表皮癣菌、石膏小孢子菌）以及耐氟康唑白色念珠菌均表现出显著抑制活性。其中，重楼皂苷I和II对红色毛癣菌的抑制活性比阳性药物盐酸特比萘芬分别强12倍和4倍。

10. 皂苷产物抗真菌作用机制研究

初步作用机制研究表明，重楼皂苷主要作用于真菌细胞膜，可能通过麦角甾醇依赖的方式影响膜的完整性和通透性，从而影响跨膜转运来发挥抑菌作用。