喜树碱（CPT）是喜树碱类抗癌药物的原料药，但其主要源自于喜树树皮，而喜树是多年生乔木，因此，CPT来源受限。CPT生物合成途径解析工作最早始于1974年，经历半个世纪的努力，科学家们通过仿生合成、同位素标记、代谢组学的方法，相继提出了CPT的生物合成途径假说，但对于stricosamide之后的合成途径仍不清晰。团队前期从成年喜树和喜树幼苗中共发掘并鉴定49种生物碱，并基于生源分析勾勒了CPT的下游合成途径蓝图，从化学角度全面解析了下游合成途径（J. Chromatogr. A, 2020,1620:461036；Front. Plant Sci. 2022,13:851077.）。近年，各科研团队分别采用cDNA文库筛选、同源克隆、转录组分析、基因组挖掘等方法，从喜树中发掘并鉴定了15种参与CPT生物合成的功能酶元件，但这些酶元件主要集中参与上游环烯醚萜途径。Stricosamide之后的下游途径的解析仍处于停滞状态。

团队基于课题组构建的喜树基因与蛋白资源库，采用多组学整合分析的策略，相继从喜树中发掘stricosamide环氧化酶（ACS Chem. Biol. 2023,18:1772–1785.）以及CPT羟化酶元件（Ind Crop Prod, 2024, 222:119469.）。本研究以新发掘的基因为诱饵，从喜树基因库中发掘出3个环氧化物水解酶元件CaEH1-CaEH3。通过梯度稀释复性的办法成功制备了3种酶元件的可溶蛋白，并进行了不同环氧化底物的活性测试。团队发现CaEH1-CaEH3均能水解(S)-环氧苯乙烯、(R)-环氧苯乙烯和反-均二苯乙烯氧化物中的环氧乙烷结构，且CaEH2和CaEH3更青睐于S构型的环氧苯乙烯。此外，团队发现CaEH1-CaEH3还能水解CPT合成前体strictosamide epoxide中的C2和C7环氧结构。虽然与“瘦小型”底物催化活力相比，它们对于strictosamide epoxide的催化活力偏低，但与其它植物中发掘的EH酶相比，其对于大尺寸底物的催化活力更优。体内活性测试表明CaEH1-CaEH3共同参与了喜树中CPT的生物合成。基因进化起源分析发现，由于趋同进化事件的发生，导致3个环氧化物水解酶基因发生了同功化。

该研究由美高梅集团4688am生物资源化学专业研究生林芯宇与生物与医药专业研究生何金蔚协作完成，蒲祥副教授和黄乾明教授为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、四川省科技厅和名贵中药资源可持续利用能力建设项目联合资助，研究结果以题为《Multiomics-guided mining and characterization of epoxide hydrolase involved in camptothecin biosynthesis from Camptotheca acuminata》在中科院TOP期刊《Bioorganic Chemistry》（有机化学一区，医学二区）发表。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2024.107980