近日，我院欧阳臻教授、魏渊教授团队在中科院TOP期刊Food Bioscience上发表了题为“A CYP450 monooxygenase MaCYP82C169 discovered from mulberry leaves catalyzes the methyl oxidation reaction in 1-deoxynojirimycin biosynthesis”(https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106177)的研究论文。该研究挖掘和鉴定了桑叶DNJ生物碱生物合成途径中催化C-7羟基化的CYP450酶，并揭示了其区域选择性催化机制，同时也证实了DNJ生物合成途径中先甲基化后羟基化的反应顺序，为完整解析桑叶DNJ生物碱生物合成的羟基化过程提供了基础。

1-Deoxynojirimycin ((2R, 3R, 4R, 5S)-2-hydroxymethyl-3, 4, 5-trihydroxypiperidine，DNJ)是桑叶的主要活性成分，是一种强效的α-葡萄糖苷酶抑制剂，其具有显著的降血糖活性。作为多羟基哌啶生物碱，DNJ结构中含有4个羟基（3-OH, 4-OH, 5-OH, 7-OH）。课题组前期阐明了DNJ从赖氨酸到2-甲基哌啶的生物合成上游途径（PeerJ., 2018；Protein Expres. Purifi., 2018；J. Agr. Food Chem., 2020；J. Agr. Food Chem., 2021；Planta., 2022），并挖掘出下游途径中的首个羟化酶及其羟化位点（4-OH）（Int J Biol Macromol., 2024），然而对参与其他位点羟化的羟化酶尚未明晰。

图1 桑叶中DNJ的生物合成途径推测

本文基于课题组前期获得的桑叶转录组数据，筛选了与DNJ生物合成相关的MaCYP450s差异基因。根据差异基因的表达水平与不同日期桑叶中DNJ含量的相关性分析，挖掘出了3个MaCYP450候选基因。通过在酵母中异源表达候选基因发现了MaCYP82C169能够催化底物(R)-2-甲基哌啶生成(S)-2-羟甲基哌啶。农杆菌介导的桑遗传转化体系及病毒诱导基因沉默（VIGS）实验进一步证实了MaCYP82C169基因对桑叶体内DNJ的积累量具有重要的调控作用。此外，分子对接和定点突变揭示了MaCYP82C169中负责底物正确定位的关键残基(G389)，从而导致C-7位的区域选择性羟化。

图2 DNJ生物合成途径MaCYP82C169的功能验证及催化机制

综上，该研究结果表明MaCYP82C169可以区域选择性地羟化中间体(R)-2-甲基哌啶的C-7位。此外，这项研究是继MaCYP71BG22之后，在挖掘DNJ生物合成途径羟化酶方面取得的又一进展，有助于更深入地了解CYP450酶在DNJ合成中的作用。

欧阳臻教授为该论文的通讯作者，江苏大学为文章的唯一完成单位。本研究得到国家自然科学基金项目（82274040，81872961）及中央本级重大增减支项目（2060302）的资助。