A Unique CYP450 Enzyme Unlocks Antrodia Camphorata Lanostane Triterpenoid Diversity Through Oxidation and Skeletal Rearrangement

拉诺司坦 化学 立体化学 生物合成 生物化学 残留物(化学) 羊毛甾醇 萜烯 三萜类 异源的 部分 组合化学 催化作用 限制 计算生物学 活动站点 结构母题 功能多样性
作者
Shungang Jiao,Wentao Sun,Youcai Hu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (4): e21539-e21539
标识
DOI:10.1002/anie.202521539
摘要

Lanostane triterpenoids, key therapeutic components of medicinal mushrooms, such as rare Antrodia camphorata, face heterologous biosynthesis barriers due to the lack of enzymes for essential C21/C15 oxidation and skeletal rearrangement, limiting access to these rare therapeutics. In this study, we deciphered these missing steps through the characterization of a single CYP450 enzyme, AcCYP1. Notably, AcCYP1 not only catalyzes the indispensable C21 and C15 oxidations, but also represents the first CYP450 enzyme identified to directly rearrange a triterpenoid backbone. This rearrangement generates the uncommon lanostane skeleton characterized by a Δ14(15) double bond and a C15 methyl group by disrupting canonical hydroxyl rebound and triggering cation-initiated rearrangement. Mechanistically, the catalytic performance of AcCYP1 is regulated by proximal active-pocket geometry and distal hydrophobicity. Mutating the key residue N520 markedly enhanced enzymatic activity, enabling controllable yeast-based production of lanostane triterpenoids with expanded structural diversity for more efficient than conventional artificial cultivation. Collectively, this work uncovers a non-canonical route for triterpenoid structural diversification beyond oxidosqualene cyclases, establishes a systematic strategy for deciphering biosynthetic pathways, and provides scalable, sustainable access to rare natural products.
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