Des glycosyltransférases efficaces issues d’A. membranaceus permettent la biosynthèse de glycosides de ptérocarpane bioactifs

Une équipe de recherche a identifié deux glycosyltransférases hautement efficaces, AmGT28 ​​et AmGT44, issues d’Astragalus membranaceus, qui convertissent la médicarpine en médicarpine 3-O-glucoside et montrent une préférence pour les ptérocarpanes par rapport aux isoflavonoïdes.

Ces enzymes permettent la biosynthèse des glycosides et ont été utilisées dans un système biocatalytique à cellules entières avec des taux de conversion élevés. Cette découverte offre des outils catalytiques précieux pour la production de glycosides de ptérocarpane biologiquement actifs, qui ont des applications potentielles dans les produits pharmaceutiques et la biotechnologie.

La racine d’astragale, dérivée d’Astragalus membranaceus, est largement utilisée en phytothérapie et dans les compléments alimentaires en raison de sa riche teneur en glycosides de ptérocarpane bioactifs.

La glycosylation, médiée par les UDP-glycosyltransférases (GT), est essentielle à la biosynthèse de ces composés. Alors que les GT des flavonoïdes ont été bien étudiées, les GT spécifiques des ptérocarpanes restent mal comprises, celles existantes présentant une faible sélectivité et des taux de conversion faibles.

Une étude publiée dans Biologie des plantes médicinales le 5 juin 2024, l’objectif est de combler cette lacune en identifiant deux GT de ptérocarpan efficaces, AmGT28 ​​et AmGT44, et en établissant un système catalytique à cellule entière pour la glycosylation du ptérocarpan.

L’équipe de recherche a réalisé le clonage moléculaire et la caractérisation fonctionnelle de deux glycosyltransférases, AmGT28 ​​et AmGT44, d’A. membranaceus.

Les protéines recombinantes purifiées d’AmGT28 ​​et d’AmGT44 ont montré un taux de conversion de près de 100 % dans la catalyse de la médicarpine en médicarpine 3-O-glucoside, comme confirmé par analyse LC/MS.

De plus, pour évaluer la promiscuité du substrat, divers aglycones de la racine d’Astragalus et de ses dérivés ont été testés. Les deux enzymes ont montré des taux de conversion élevés pour les ptérocarpanes et les isoflavonoïdes, avec l’identification d’un nouveau produit, le 7-O-glucoside 5a.

L’AmGT44 a montré des taux de conversion supérieurs pour des substrats spécifiques par rapport à l’AmGT28, qui étaient influencés par les modes de liaison du substrat. La préférence des donneurs de sucre a également été évaluée, montrant qu’AmGT44 pouvait utiliser l’UDP-Glc, l’UDP-Xyl et l’UDP-GlcNAc, tandis que l’AmGT28 ​​présentait une polyvalence limitée.

De plus, les conditions de réaction optimales pour AmGT44 ont été établies, révélant une préférence pour les ptérocarpans et un système biocatalytique à cellule entière a été développé pour simplifier l’utilisation des enzymes, obtenant ainsi des taux de conversion élevés pour les ptérocarpans, en particulier avec AmGT44, qui a atteint jusqu’à 100 % de conversion et 78,66 μg/mL de titre dans les réactions à grande échelle.

Cependant, des taux de conversion plus faibles pour certains composés polaires ont indiqué la nécessité d’une optimisation supplémentaire.

Selon le chercheur principal de l’étude, Xue Qiao, « cette étude a fourni des outils catalytiques efficaces pour la biosynthèse des glycosides de ptérocarpane. »

En résumé, l’étude a identifié deux glycosyltransférases, AmGT28 ​​et AmGT44, d’A. membranaceus, qui catalysent efficacement la conversion de la médicarpine en médicarpine 3-O-glucoside, avec une préférence pour les ptérocarpanes par rapport aux isoflavonoïdes.

Un système biocatalytique à cellules entières a été établi, atteignant des taux de conversion allant jusqu’à 100 % et des titres élevés.

Les résultats de cette recherche offrent des outils précieux pour la biosynthèse de glycosides de ptérocarpane bioactifs, avec des applications potentielles dans les domaines pharmaceutique et biotechnologique. Les travaux futurs pourraient optimiser et étendre ces systèmes pour une production à l’échelle industrielle.