江南大学饶义剑团队Nature Commun发表天然药物罗通定高效生物合成和仿生改造新方法的研究成果！

近期，我校生物工程学院饶义剑教授团队在创建中药延胡索活性成分罗通定的生物合成和仿生改造新方法方面取得重要进展，研究成果“A concise enzyme cascade enables the manufacture of natural and halogenated protoberberine alkaloids”正式发表于Nature Communications (IF = 14.7) (https://doi.org/10.1038/s41467-025-57280-0)

植物源生物碱是一类具有多种药理特性的关键天然产物。然而，由于其在药用植物中的含量较低且结构复杂性和多样性不足，限制了其广泛应用和发展。尽管化学合成和异源生物合成技术在一定程度上缓解了这些问题，但这些方法的产量仍不足以支持大规模工业化生产。为解决上述挑战，本研究通过人工简短合成途径设计和关键酶的定向进化，创建了一个高效的酶级联反应系统，实现了中药活性成分罗通定的高效生物合成，产量达到了至令人瞩目的2.44 g/L，解决了其植物短缺的问题，为工业化生产提供了新策略和新技术，助力中药现代化。

首先，本文基于酶的挖掘、改造和对小檗碱桥酶（BBE）的系统优化，设计了一条以罗通定为代表的原小檗碱类生物碱及其卤代衍生物的多酶级联反应新途径。该级联反应途径通过巧妙的底物设计避免了原始反应途径中NMCH和4’OMT的参与，从而显著缩短了反应步骤并提高了催化效率，同时克服了原小檗碱类生物碱植物来源短缺与固有的生物合成困境，为其它生物碱的绿色制备提供范本。

其次，考虑到卤代产物通常具有更优的药理活性，作者结合底物设计和即插即用策略，成功实现了多种卤代原小檗碱类生物碱的合成，并获得了克级产量，为罗通定及其衍生物的药理活性提升研究奠定基础。这不仅验证了该多酶级联途径的广泛适用性，也为其中药现代化生产提供了新的策略和技术手段，展示了新质生产力的应用潜力。

饶义剑教授为论文通讯作者，我校2022级博士生李菲，袁振波副研究员和已毕业的高跃博士为共同第一作者。上述工作得到了国家自然科学基金(32270082, 22207044, 22477047和22108122)、中央高校基本科研业务费（JUSRP124020）、江苏省合成生物基础研究中心资助（BK20233003）、江苏省自然科学基金(BK20202002)和江苏省研究生科研与实践创新项目(KYCX24_2579)的资助。

近年来饶义剑教授团队围绕“天然产物的途径解析、仿生定向合成与应用”开展了系统性的研究，并取得了一系列原创性研究成果，部分成果已发表在Nature Communications (2023，2024，2025)、J Am Chem Soc（2024）、Angew (2022, 2023, 2024)、ACS Catalysis (2020，2021，2022，2024)、Green Chemistry (2019, 2022)、Water Research (2022)、Journal of Hazardous Materials (2021, 2023)、Chemical Engineering Journal (2021)等本领域权威期刊。