问题：天然产物一直是药物创新的重要来源。五环三萜类化合物因具备抗炎、抗肿瘤、抗病毒等多种活性，被长期视为先导化合物的重要来源。但这类分子结构高度拥挤，含有大量化学性质相近的脂肪族碳—氢键，并伴随多个手性与前手性中心。如何不增加复杂保护或导向步骤的前提下，对特定碳—氢键实现精准、可控改造，尤其是C7、C15等缺乏“抓手”、反应性较低的位点，成为限制其化学空间拓展和药效优化的关键瓶颈。 原因：在传统有机合成中，选择性反应往往依赖分子自身的电子效应与位阻差异，或通过安装导向基团实现定点官能团化。但面对五环三萜这类疏水、骨架刚性强的复杂分子，上述策略常常带来步骤冗长、效率偏低、选择性不够等问题，对“隐蔽位点”的改造能力也有限。同时，一些已知酶催化体系虽可完成氧化等转化，但在底物适配和位点选择性上仍难覆盖多样化的研发需求。如何找到既能适配这类大分子、又能实现“精准落点”的生物催化剂，成为突破方向。 影响：此次合作研究从细菌基因组资源入手，提出生物信息学驱动的发现策略，围绕“萜类合酶与修饰酶生物合成基因簇中相邻共存”的规律开展系统挖掘。团队在多株细菌基因组中锁定萜类对应的基因簇，继续筛选得到一批候选P450酶，并搭建体外高效筛选平台进行功能验证。结果显示，来源于Pretoria放线菌的一种P450酶ApPT可对多种代表性五环三萜进行羟基化，表现出较好的底物普适性以及较高的区域选择性和非对映选择性。以甘草次酸为例，该酶可高效生成C7位单羟基化产物，以及C7、C15位双羟基化产物，并表现为明确的立体选择性；研究中未观察到单独的C15羟基化产物，提示其可能存在由C7向C15推进的接力式氧化路径。相关产物构型通过单晶X射线衍射等手段得到确认，为理解其催化规律提供了结构依据。 这个进展的意义在于：一上，它为五环三萜的“后期多样化修饰”提供了新的生物催化工具，使研究者保留主体骨架的同时，能够在过去难以改造的关键位点定点引入羟基等官能团，从而更快构建衍生物库；另一上，位点选择性与立体选择性同步提升，有望降低后续分离纯化与路线优化成本，提高先导化合物结构探索效率。对药物化学研究而言，这有助于更短周期内开展溶解性、代谢稳定性、靶点结合等性质的结构—活性关系研究，进一步打通从天然产物到候选药物的转化路径。 对策：研究还带来方法论上的启示——从“凭经验找酶”转向“用基因组规律定位目标”。团队在对已知细菌P450初筛后发现，多数酶活性不足或底物谱受限——随后调整思路——利用基因簇邻近关系锁定潜在修饰酶资源，并通过融合蛋白设计与辅酶再生等手段，构建可复用的体外筛选体系，实现从“候选”到“可用”的快速验证。这一路径为挖掘更多面向复杂天然产物的大分子生物催化剂提供了可复制的流程，也为酶工程、合成生物学与药物化学的交叉研究积累了实践经验。 前景：业内人士认为，随着基因组数据持续增长、筛选平台健全，“基因簇—功能酶”导向的挖掘策略有望发现更多具有独特位点选择性的氧化酶体系，并可通过蛋白工程提高活性、稳定性与底物覆盖范围。下一步工作可聚焦三上：其一，解析ApPT位点选择性与接力式氧化的分子机制，为理性改造提供依据；其二，扩展底物范围，推动在更多五环三萜及相关萜类骨架上的通用化应用；其三，与药物研发需求对接，面向抗炎、代谢性疾病、肿瘤等方向构建衍生物库，并开展系统的药效与成药性评估。若与绿色合成工艺进一步结合，这类酶催化工具也有望在规模化制备与可持续制造中发挥更大作用。
从“难以下手的惰性C-H键”到“可被精准改造的关键位点”，这项研究展示了以基因组信息为线索、以生物催化为手段破解复杂分子修饰瓶颈的可行路径。随着有关方法与平台健全，天然产物的结构潜力有望得到更充分开发，并在创新药物发现与绿色制造两条赛道上，转化为更具实用价值的技术与产品储备。