近期，我校生物工程学院丁重阳教授课题组在蔗糖合酶改造及其催化合成尿苷二磷酸葡萄糖方面取得重要进展，研究成果“Synthesis of value-added uridine 5'-diphosphate-glucose from sucrose applying an engineered sucrose synthase counteracts the activity-stability trade-off” 正式发表于Food Chemistry (IF = 8.5)（https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141765）。
蔗糖合酶可一步催化蔗糖断裂生成果糖与尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-Glc）。UDP-Glc是葡萄糖的活化形式，在糖科学领域具有重要作用。它作为Leloir型糖基转移酶的常见糖供体底物，用于合成多种活性糖苷，如二氢查耳酮、人参皂苷、红景天苷等。UDP-Glc也可作为重要前体用于尿苷二磷酸半乳糖（UDP-Gal）和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（UDP-GlcA）等糖供体的合成，进而参与人乳寡糖、透明质酸等活性寡糖生产。此外，UDP-Glc其自身与人类健康密切相关，在防止癌症细胞远端转移及器官排异中具有重要作用。利用丰富廉价的蔗糖为底物制备UDP-Glc并将其进一步异构为UDP-Gal具有潜在的应用价值；同时将副产物果糖异构化为甘露糖，也有利于蔗糖的进一步高值化利用。但蔗糖合酶的稳定性与活性仍有待进一步提高，以解决UDP-Glc生产时间长，生产效率低的现状。
作者通过半理性设计获得工程化蔗糖合酶SusyM6，有效克服了酶分子设计中常见的活性-稳定性权衡现象，其半衰期和活性分别达到野生型的43倍和1.4倍。结构-功能分析显示更紧密的疏水贴片以及稳定化的SSN2结构域有助于提高蔗糖合酶活性和稳定性。应用SusyM6生产UDP-Glc，其时空产率在1h内达到73 g/L/h。进一步针对蔗糖分解的两种产物-果糖和UDP-Glc，利用不同生物催化剂（如甘露糖异构酶、UDP-葡萄糖-4-差向异构酶等）与SusyM6展开级联，扩大了蔗糖的利用范围；通过不同级联体系的构建，UDP-Glc产率得到有效提高，同时也为UDP-Gal的合成提供了经济有效途径，展示了利用蔗糖合酶从蔗糖中生产多种增值产品的潜在绿色路线。
近年来，丁重阳教授课题组在食药用真菌天然产物与酶资源的挖掘与应用上取得一系列原创性研究成果，部分成果已发表在ACS Catalysis（2024）、Carbohydrate polymers（2021）、Food Hydrocolloids（2023, 2024）、Journal of Hazardous Materials（2023）、Trends in food science & technology（2021）、Food Chemistry（2024）等本领域权威期刊。
