来源：ACS Omega | 编译：DNA Lab Space
真菌漆酶催化天然产物结构修饰，正在成为绿色化学与药物筛选交叉领域的一个活跃方向。一项来自瑞士日内瓦大学的研究，以变色栓菌来源的漆酶为生物催化剂，对二氢二苯乙烯类化合物gigantol以及两种菲类化合物flavidin和coleonin进行生物转化，成功分离出13种结构多样的衍生物，其中10种为全新化合物。该工作发表于ACS Omega，为天然产物结构多样化提供了又一实证。
研究背景
天然产物长期是药物发现的重要源泉，但其固有化学结构的局限性往往制约了进一步的生物活性筛选。化学合成方法虽能实现结构修饰，却常伴随反应条件苛刻、选择性差和环境污染等问题。生物转化作为一种环境友好的替代策略，凭借酶催化反应的高选择性和温和反应条件，在天然产物结构多样化研究中占据日益重要的位置。
漆酶（laccase，EC 1.10.3.2）是一类含铜多酚氧化酶，能够催化酚类底物的单电子氧化，生成反应活性较高的自由基中间体。这些中间体可进一步通过偶联、聚合等途径形成结构更为复杂的产物。既往研究已证明漆酶介导的生物转化能在多种化学骨架中产生具有生物活性的化合物，但针对二氢二苯乙烯类（dihydrostilbene）和菲类（phenanthrene）底物的系统研究仍相对有限。
二氢二苯乙烯类化合物广泛存在于兰科植物中，gigantol是其中的代表性成分，具有潜在的抗炎和细胞毒活性。菲类化合物flavidin和coleonin则属于植物次生代谢产物中结构较为独特的类别。这些化合物虽然本身具备一定的生物活性潜力，但其结构复杂性有限，通过生物转化手段进一步扩展其化学空间，有望为生物活性筛选提供更多新型骨架。
研究方法
本研究的核心策略是利用来自变色栓菌（Trametes versicolor）的漆酶催化三种天然底物的生物转化。选择这一酶源的原因在于变色栓菌漆酶具有较高的氧化还原电位和广泛的底物适应性，在有机合成和生物催化领域已有较多应用记录。
研究首先将gigantol、flavidin和coleonin三种底物分别置于漆酶催化体系中进行生物转化反应。原文摘要未详述具体的缓冲液组成、酶浓度、底物浓度、反应温度和反应时间等参数，但明确指出反应条件对产物分布具有决定性影响——不同条件下反应可生成多种单体、二聚体和三聚体产物。这一信息提示研究者系统考察了反应条件对转化路径的调控作用。
反应进程的监测采用了先进的分析技术。原文摘要提及“state-of-the-art analytical techniques”用于跟踪反应过程，但未具体列出所用分析平台的型号与参数。结合该领域常规做法，此类监测通常涉及高效液相色谱（HPLC）或液相色谱-质谱联用（LC-MS）等手段，用以实时观察底物消耗和产物生成情况。
在获得初步反应结果后，研究者对生物转化反应进行了优化和放大。放大后的粗反应混合物采用干法上样结合高分辨半制备高效液相色谱（high-resolution semipreparative HPLC using dry-load injection）进行纯化。干法上样技术将样品吸附于适量固定相材料后装入色谱柱顶端，相比常规液体进样方式，此法能有效减少样品在进样过程中的扩散，提高分离效率，尤其适用于粗提物中目标化合物含量较低的情形。
通过上述纯化流程，研究者从三种底物的生物转化混合物中分离出13种结构多样的衍生物。所有分离得到的化合物均采用高分辨质谱（HRMS）和核磁共振波谱（NMR）进行了全面的结构表征。高分辨质谱提供精确分子量信息，用于确定化合物的分子式和元素组成；核磁共振波谱则通过一维（¹H NMR、¹³C NMR）和二维（COSY、HSQC、HMBC、NOESY等）实验，确定化合物的平面结构和立体化学构型。原文摘要未详述NMR实验的具体磁场强度和二维实验序列，也未提供HRMS所用电离方式（如ESI或MALDI）等细节。
值得一提的是，该研究对生物转化产物的结构鉴定并未停留在初步的质谱分子量确认层面，而是通过完整的NMR谱学分析确定了产物的详细结构。这一严谨的结构鉴定流程对于天然产物衍生物的后续生物活性评价至关重要——只有结构明确、纯度合格的化合物才能为药物筛选提供可靠的材料基础。
研究结果
经漆酶催化的生物转化反应，三种底物在不同反应条件下生成了多种产物。原文摘要明确指出，反应过程可形成“multiple monomers, dimers and trimers”——即多种单体、二聚体和三聚体产物。这一结果揭示了漆酶催化反应的复杂性：底物经单电子氧化后产生的自由基中间体，既可通过分子内环化等途径生成单体衍生物，也可通过分子间自由基偶联形成二聚体，甚至进一步聚合为三聚体。
经过反应条件优化和放大，研究者从粗反应混合物中纯化获得13种结构多样的衍生物。其中10种化合物为首次报道，占分离化合物总数的约77%。这一高比例的新化合物发现率，充分说明漆酶生物转化在创造新型化学结构方面的强大能力。值得注意的是，新化合物的比例之高，也反映出所选三种底物——gigantol、flavidin和coleonin——在漆酶催化条件下具有丰富的反应位点和多样的转化路径。
从产物类型来看，单体衍生物可能源于底物分子内的氧化偶联或官能团转化；二聚体产物则是由两个底物分子经自由基偶联形成，可能通过C-C键或C-O-C键连接；三聚体产物则涉及三个底物分子的连续偶联。原文摘要未提供各产物的具体结构信息、相对收率或产率数据，也未给出不同反应条件与产物分布之间的对应关系。因此，目前无法判断何种反应条件更有利于特定类型产物的生成，也无法评估各产物的具体产量。
所有13种分离产物均通过HRMS和NMR进行了全面的结构表征。高分辨质谱数据为每种化合物提供了精确的分子量信息，确认了其分子式；核磁共振数据则确定了包括连接方式、取代模式和立体化学在内的详细结构信息。原文摘要未提供具体化合物的NMR化学位移归属、质谱碎片信息或比旋光度等物理常数。
该研究最突出的成果在于，通过简单的酶催化反应体系，从三种天然底物出发，获得了结构复杂度显著提升的系列衍生物。二聚体和三聚体产物的形成尤其值得关注——这类低聚产物在天然产物数据库中相对稀缺，其独特的分子拓扑结构可能赋予它们与单体母核截然不同的生物活性特征。对于天然产物化学而言，这类结构新颖的低聚化合物本身即是宝贵的筛选资源。
讨论与展望
本研究以变色栓菌漆酶为生物催化剂，成功实现了三种天然底物的结构多样化转化，分离并鉴定了13种衍生物，其中10种为全新化合物。这一结果再次验证了漆酶介导的生物转化作为天然产物结构多样化工具的有效性。
从方法论角度看，该研究的价值体现在两个层面。其一，漆酶催化体系无需辅因子再生，反应条件温和，操作简便，具备良好的放大潜力。其二，干法上样结合半制备HPLC的纯化策略，为复杂生物转化混合物的高效分离提供了可借鉴的技术方案。
当然，该研究也存在一些有待深化的方面。原文摘要未提供各产物的产率数据，也未涉及所得衍生物的生物活性评价结果。后续研究若能明确各产物的生成效率、建立反应条件与产物结构之间的构效关系，并系统评估新化合物的生物活性，将进一步提升该方法的实用价值。此外，将漆酶生物转化策略拓展至更多结构类型的天然产物底物，也是值得期待的方向。
参考来源
Favre-Godal Q, Marcourt L, Giraud M, Karmime Z, Marcellin-Gros R. Laccase-Catalyzed Biotransformation of Dihydrostilbenes and Phenanthrenes: A Route to Novel Natural Product Derivatives. ACS Omega. PMID: 42495288.
PMID: 42495288