植物合成多种多样的黄酮类化合物，其中大多数以糖基化形式存在。在这些化合物中，含有一个糖基部分的黄酮糖苷尤为丰富。近年来，由于黄酮二糖苷被认识的生物学和药理学重要性，黄酮的二糖基化受到了越来越多的关注。迄今为止，根据其在二糖苷产物中形成的糖苷键性质，已鉴定并表征了三类主要的UDP-依赖性糖基转移酶（UGTs）：O-糖基转移酶（OGTs）、C-糖基转移酶（CGTs）和混杂型O/C-糖基转移酶。这些酶分别负责形成di-O-、di-C-和混合型di-O/C-糖苷。UGT比较揭示了酶催化特性的显著差异，包括比活性、区域选择性以及对黄酮受体和UDP-糖供体底物的偏好。若干黄酮UGT已被用于体外酶法合成二糖苷，并被引入到微生物平台菌株中，以实现全细胞生物转化和从头生物合成。在本综述中，研究人员总结了黄酮UGT表征的最新进展，并讨论了其在酶法和全细胞合成黄酮二糖苷中日益扩大的应用。对于达到适合生物催化生产的更高技术就绪水平过程所面临的挑战，进行了批判性思考。
**1. 黄酮及其二糖苷**
黄酮是一类结构多样的植物源多酚，其特征为C6–C3–C6碳骨架，由通过杂环部分连接的两个芳香环组成。这些化合物广泛分布于植物界，主要通过苯丙烷途径生物合成。根据B环与杂环C环的连接位置以及后者的氧化状态和不饱和度，黄酮被分为几个亚类。主要亚类包括黄酮、黄酮醇、黄烷酮、黄烷酮醇、花青素、异黄酮和查尔酮。在自然界中，黄酮很少以游离苷元的形式存在，而是主要通过O-或C-糖苷键与糖部分结合。糖基化在黄酮代谢中起关键作用，影响溶解度、化学稳定性、生物利用度和生物活性。与O-糖苷相比，C-糖基化合物对酶促和酸性水解具有更强的抵抗力，使其在药物和保健品开发中特别有吸引力。天然黄酮糖基化的一种独特模式是二糖苷，其中两个糖单元通过O-或C-糖苷键独立连接到黄酮骨架上。在这些天然化合物中，同型二糖苷含有两个相同的糖残基，最常见的是β-葡萄糖基；而异型二糖苷由两种不同的糖部分（例如化合物3和4）组成，通常将一个β-葡萄糖基单元与另一个糖基基团（如β-木糖基、α-阿拉伯糖基或α-鼠李糖基）结合。与更广泛的单糖基化黄酮相比，二糖苷通常表现出增强的水溶性和改善的治疗潜力，或具有独特的生物学功能。尽管在不同植物物种中多次报道了黄酮二糖苷，但其天然浓度通常太低，无法支持大规模分离，这限制了早期生物学评估和实际应用探索。
**2. 用于黄酮二糖苷生物合成的UDP-糖基转移酶（UGTs）**
近年来，研究人员探索了多种合成高价值黄酮二糖苷的方法。化学方法仍具有价值，但使用糖核苷酸供体对未受保护的黄酮进行直接酶促糖基化提供了一种有吸引力的替代方法。酶的高度特异性允许在两步糖基化中实现精确的位置和α/β立体化学控制，使其成为解决目标产物合成难点的一种有前景的策略。糖基转移酶（GTs；EC 2.4.x.y）是催化糖基化的广泛酶群，将糖部分从活化供体分子转移到特定的受体上，形成糖苷键。在这一大类酶中，UDP-依赖性糖基转移酶（UGTs）特指使用UDP-活化糖作为供体分子催化黄酮和其他苷元底物糖基化的酶。尽管已分离和表征了众多黄酮UGT，但只有少数专门的UGT能够执行具有挑战性的二糖苷形成。表1提供了参与黄酮二糖苷合成的UGT的概述。具体而言，几种二糖基转移酶（A型）可以独立催化黄酮的两步迭代糖基化以产生相应的二糖苷；而二糖苷合成的另一种方式需要两种互补UGT（B型和C型）的协同作用，分别催化第一步和第二步糖基化。由于许多黄酮UGT对UDP-糖供体具有广泛的底物特异性，所得二糖苷通常表现出高度的结构多样性。基于形成特定糖苷键的能力，O-糖基转移酶（OGTs）和C-糖基转移酶（CGTs）分别负责合成黄酮di-O-糖苷和di-C-糖苷。然而，O,C-二糖苷的形成通常需要单个双功能O/C UGT或OGT和CGT的组合。
与仅催化黄酮单次糖基化的B型UGT相比，能够进一步糖基化单糖苷的A型和C型UGT似乎需要一个相对开放和宽敞的受体结合口袋。蛋白质工程研究证实了结合口袋的空间需求以实现二糖苷形成。例如，在来自*Mangifera indica*（MiCGT）的B型CGT中，用异亮氨酸替换谷氨酸152（E152I变体）扩大了结合口袋的宽度，从而为糖基化受体与糖供体相互作用创造了足够空间，促进了二-C-糖苷产物的形成。相反，在来自*Glycyrrhiza glabra*（GgCGT；G389K变体）的A型CGT中，用赖氨酸替换甘氨酸389减小了结合口袋的大小，有效地将酶从di-转换为mono-C-糖基化。
**2.1. 用于黄酮di-O-糖苷的OGTs**
由于黄酮二糖苷是植物次生代谢产物，植物是黄酮UGT的主要天然来源。然而，来自*Bacillus licheniformis*的细菌UGT YjiC对多种黄酮表现出强烈的di-O-糖基转移酶活性，包括黄酮、查尔酮和异黄酮，并且该酶显示出广泛的糖供体范围。此外，来自*Bacillus cereus*（BcGT-1和BcGT-3）以及来自*Streptomyces*的OleD变体（ASP）也能够产生黄酮di-O-葡萄糖苷。与植物UGT相比，细菌UGT通常在大肠杆菌中显示出更高的可溶性表达水平，突显了其在生物转化中实际应用的高潜力。负责黄酮di-O-糖基化的植物UGT分布于多个UGT亚家族，使得仅基于系统发育分析难以识别特定的di-OGT。然而，比较研究表明，在相同测定条件下，亚家族84的UGT对黄酮的di-O-糖基化活性显著强于亚家族72的UGT，表明特定UGT亚家族的成员可能在催化黄酮di-O-糖基化方面功能更专门化。与细菌UGT（尤其是YjiC）不同，大多数参与di-O-糖苷生物合成的植物UGT对特定黄酮亚类表现出强烈偏好，特别是黄酮和黄酮醇。在同一黄酮亚类内，羟基取代模式的差异会显著影响UGT的首选糖基化位点和催化性能。迄今为止，大多数报道的参与黄酮di-O-糖苷合成的UGT属于A型，能够从黄酮苷元开始催化迭代O-糖基化。单个UGT通常在每一步表现出独特的区域选择性，以及在di-O-糖基化过程中特定的糖基化顺序。黄酮di-OGT可以遵循两种替代途径合成di-O-糖苷，这是因为第一步O-糖基化具有灵活的区域选择性。此外，对于一些受体底物，几种A型di-OGT在第一步糖基化中表现出混杂的O-糖基化活性，修饰黄酮骨架上的多个羟基。然而，最终形成的di-O-糖苷产物数量通常低于所有可能的糖基化位点组合的理论预期数量，表明并非所有初始可及的羟基都能用于后续糖基化。这些观察表明，第一个葡萄糖基部分的引入会改变底物结合或产生空间位阻，从而限制了对某些羟基的可及性并阻止了特定位置的进一步糖基化。除A型di-OGT外，属于B型和C型的互补OGT也被报道参与黄酮di-O-糖苷的合成。这些UGT通常以协同方式作用，催化黄酮苷元或糖基化中间体的区域选择性糖基化。例如，在拟南芥中，山奈酚3,7-二-O-鼠李糖苷和山奈酚3-O-α-Rha-7-O-β-Glc的生物合成通过多个UGT的协同作用进行。在黄酮di-O-糖苷的合成中，不同OGT在第一步糖基化中对黄酮底物表现出高度可变的催化效率，k
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m 值范围从0.02到50 s
-1 ·mM
-1 。值得注意的是，OGT对同一黄酮亚类内的不同受体底物表现出相当的催化效率，但对来自不同黄酮亚类的底物表现出显著差异，表明黄酮核心结构在底物识别中起关键作用。通常，第二步糖基化的催化效率低于第一步，可能是由于mono-O-糖基化受体的尺寸增大和伴随的空间位阻效应。对于A型di-OGT，大多数酶表现出广泛的糖供体范围，其中UDP-葡萄糖（UDP-Glc）是最优选的底物。
**2.2. 用于黄酮di-C-糖苷的CGTs**
天然黄酮C-糖苷的生物合成由一组罕见的植物UGT（称为CGT）介导，这些酶催化糖部分转移到黄酮受体的碳原子上。根据催化机制和底物偏好，这些酶可分为两大类。一类CGT可以直接催化单个葡萄糖基残基转移到黄酮或异黄酮苷元的C-6或C-8位。目前，只有少数酶——即WjGT1（C-6特异性）、GtUF6CGT（C-6）和TcCGT1（C-8）——被报道具有黄酮C-糖基化活性。此外，PlUGT43和PlCGT被鉴定为异黄酮8-C-糖基转移酶。值得注意的是，迄今为止报道的所有天然CGT仅能催化初始C-糖基化步骤。唯一的例外是GcCGT（O/C-二糖基转移酶）的工程化变体（F387K），它可以催化几种木犀草素8-C-糖苷的C-6葡萄糖基化，从而形成di-C-糖苷。所有其余CGT属于另一类酶，催化2-羟基黄烷酮苷元的C-糖基化，随后脱水生成黄酮C-糖苷，该过程称为间接糖基化。在这一类中，一小部分CGT能够安装两个糖基残基以产生di-C-糖苷。这可以通过不同的催化策略发生，包括单个酶的迭代糖基化（A型）或涉及多个酶的组合途径（B型和C型）。对于2-羟基柚皮素，闭环和开环形式存在于平衡中，除UGT708A6外，所有UGT优先作用于开环形式。由于与2-羟基柚皮素开环形式的结构相似，根皮素以及具有2,4,6-三羟基苯乙酮核心结构的化合物也可以作为这些酶的合适受体底物。与可以糖基化受体底物骨架上不同环的羟基的黄酮di-OGT不同，di-CGT仅限于将葡萄糖基残基转移到同一酚环内的不同碳位置。由于根皮素以及2-羟基柚皮素开环形式中存在对称的间苯三酚环，可用于C-糖基化的芳基碳位置在化学上是等效的，因此仅产生单一的单-C-糖基化中间体和di-C-糖基化终产物。与di-OGT类似，大多数A型di-CGT可以利用多种UDP-糖作为供体底物，当黄酮作为受体时，UDP-葡萄糖（UDP-Glc）是首选。在这些酶中，FcCGT和UGT708A60表现出极高的催化效率，k
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m 值超过2×10
4 s
-1 ·mM
-1 ，突出了它们在生物技术应用中的巨大潜力。对于A型di-CGT催化的迭代C-糖基化反应，第二步C-糖基化的催化效率明显低于第一步，表明第二步C-糖基化是黄酮同型di-C-糖苷生物合成中的限速步骤。沙夫托苷、维采宁-3、薇兰苷及其相应的区域异构体是具有生物活性的黄酮异型di-C-糖苷，广泛分布于高等植物中。这些化合物的生物合成是通过两种不同的C-糖基转移酶催化的顺序两步C-糖基化过程完成的：一个初始CGT催化2-羟基黄烷酮苷元的C-葡萄糖基化，然后第二个CGT在所得的mono-C-葡萄糖苷上安装额外的糖部分（α-L-阿拉伯糖基、β-D-木糖基或α-L-鼠李糖基）。尽管这两种CGT来源于同一植物物种且序列同源性高，但它们表现出显著不同的受体和供体特异性。酶活性测定显示，负责第一步糖基化的CGT通常偏好UDP-Glc作为供体底物，而“第二步”CGT则明显偏好其他供体（UDP-β-L-阿拉伯糖、UDP-α-D-木糖、UDP-β-L-鼠李糖）而非UDP-Glc。与同型di-C-糖苷的生物合成类似，第一步C-糖基化比第二步进行得快得多，表明第二步糖基转移反应是限速步骤。
**2.3. 用于黄酮O/C-二糖苷的UGTs**
黄酮O/C-二糖苷是一类罕见的植物次生代谢产物，其中黄酮苷元通过O-糖苷键和C-糖苷键在黄酮骨架的不同位置被修饰。来自*Gentiana crassicaulis*的混杂型O/C-糖基转移酶GcCGT被证明可以催化黄酮的连续两步6-C/4′-O-糖基化。值得注意的是，第二步4′-O-糖基化的催化效率远低于黄酮苷元的初始6-C-糖基化。此前，GtUF6CGT1和WjGT1仅被视为黄酮6-C-糖基转移酶，只能催化黄酮C-6位的单-C-糖基化；然而，更近期的详细研究表明，这两种酶也可以在相应的6-C-糖基化中间体上催化第二步4′-O-糖基化，表明串联两步6-C/4′-O-糖基化可能是该亚组CGT的共同催化特征。除A型UGT外，来自*Isatis indigotica*的IiUGT15和IiUGT16（C型）被鉴定为作用于黄酮6-C-糖苷的4′-O-糖基转移酶。与B型CGT合作，这些酶能够形成黄酮6-C-β-Glc-4′-O-β-Glc衍生物。值得注意的是，IiUGT15和IiUGT16也能够糖基化黄酮苷元生成mono-O-或di-O-糖苷，进一步强调了其显著的催化多功能性。
**3. 黄酮二糖苷的合成**
黄酮二糖苷已使用源自细菌和植物的UGT，在工程化微生物宿主或通过良好控制的酶法过程中生产。在微生物平台中，其合成基于两种主要策略：底物生物转化和从头生物合成。
**3.1. 酶法合成**
**3.1.1. 黄酮同型二葡萄糖苷的合成** 通过使用特定的di-GT或其工程化变体的体外反应，已成功合成了多种黄酮二葡萄糖苷。在这些研究中，通常使用单个A型di-GT通过黄酮苷元的迭代糖基化来生产二葡萄糖苷。由于di-OGT灵活的区域特异性，会同时形成多种同型di-O-葡萄糖苷，使过程控制和产物分离复杂化。蛋白质工程已被证明能有效增强UGT的区域选择性。通过结合两个具有高区域选择性的工程化OGT变体UGT78D2（F378S）和UGT73G1（V371A），与仅使用野生型UGT73G1相比，槲皮素3,4′-di-O-葡萄糖苷得以更高效地获得，副产物更少。大多数黄酮二葡萄糖苷的酶法合成在底物浓度不超过1.0 mM时实现了高转化效率，但这将研究限制在概念验证层面。尽管在几项关于黄酮di-O-葡萄糖苷合成的报道中评估了更高的底物浓度，但转化率通常较低。值得注意的是，与之相比，根皮素和苯基-2,4,6-三羟基苯乙酮的di-C-葡萄糖基化在40-50 mM底物浓度下实现了完全转化，突显了该方法在进一步过程强化向工业规模应用中的潜力。
**3.1.2. 黄酮异型二糖苷的合成** 由于需要精确控制异型二糖基化过程的每一步，异型二糖苷的酶法合成仍然极具挑战性。通过将具有广泛糖供体特异性的黄酮8-C-糖基转移酶（TcCGT1，B型）与能够将葡萄糖基部分转移到各种黄酮8-C-糖苷C-6位上的GcCGT工程化突变体（F387K）偶联，使用木犀草素作为底物，通过两步直接糖基化策略合成了异型di-C-糖苷。与间接糖基化途径相比，该方法避免了产物的区域异构混合物形成。在检查GgCGT和MiCGTb的糖供体特异性时，研究人员注意到生成了各种异型di-C-糖苷，表明使用单个A型di-CGT进行合成是可行的。使用高效的FcCGT进行了更详细的研究，合成了根皮素的3′-C-Glc-5′-C-Gal和3′-C-Glc-5′-C-Xyl二糖苷衍生物。通过追求最佳的糖基化顺序，可以仅在第一步中完全将根皮素转化为所需的中间体，而不形成di-C-木糖苷或di-C-半乳糖苷副产物。采用逐步体外反应并使用纯化酶，可以对不同糖供体的供应进行精确控制，仅在第一步C-糖基化完成后才添加UDP-Glc。通过这种适当调整的策略，获得了单一、定义明确的异型di-C-糖苷作为终产物。
**3.1.3. UDP-Glc的再生** 黄酮二葡萄糖苷的酶法生产通常需要大量的糖供体（如UDP-Glc），这限制了可扩展性和工业应用。为解决此限制，通过将di-GT反应与蔗糖合酶（SuSy）反应在一锅中间接偶联，实现了同型二葡萄糖苷的合成。该策略消除了外部添加UDP-Glc的需要。SuSy催化蔗糖和UDP转化为果糖和UDP-Glc，使得在提供廉价蔗糖时，能从催化量的UDP中持续原位再生UDP-Glc。在某些研究中，共表达di-OGT和SuSy的细胞的粗裂解液直接被用于生物催化，从而绕过了酶纯化步骤。此外，还探索了di-OGT和SuSy的框内融合，产生功能性嵌合蛋白。
**3.1.4. 提高底物溶解度的策略** 黄酮化合物通常水溶性低，这限制了底物浓度，是高效生产相应二糖苷的主要瓶颈。为克服此限制，使用了30%（v/v）DMSO作为共溶剂，在更高浓度下实现了槲皮素的di-O-糖基化。补料分批操作是克服底物低水溶性的有效策略。环糊精包合络合也是提高黄酮水溶性的有用方法。在优化包合条件下，根皮素的水溶性可从约1 mM增强至约100 mM。该方法使得在40-50 mM受体浓度下完全转化为所需的同型di-C-糖苷，并促进了根皮素异型di-C-糖苷的生产。最近，通过FcCGT催化的O→C重排，从天然丰富的根皮素2′-O-葡萄糖苷（根皮苷）合成了根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷。该重排策略利用了FcCGT对O-糖苷的潜在UDP-依赖性脱糖基化活性。重要地，O-糖基化根皮素的水溶性比相应苷元高60倍，从而无需额外的增溶措施。
**3.2. 体内合成**
**3.2.1. 底物生物转化** 使用携带A型di-GT的工程化大肠杆菌菌株和外部添加的黄酮底物，或使用C型di-GT和单糖基化黄酮作为受体，合成了黄酮同型二葡萄糖苷。在这些系统中，底物能够穿过细胞膜并在细胞内被特定GT糖基化。然而，即使在低底物浓度下，向相应二糖苷的转化通常仍有限，可能归因于细胞内GT活性低、传质限制以及底物或产物对细胞生长的抑制。除了二葡萄糖基化产物外，还通过微生物系统的底物生物转化合成了含有稀有糖部分的同型二糖苷，如β-葡萄糖胺基和α-鼠李糖基残基。含有两种不同糖部分的黄酮异型二糖苷也已在工程化大肠杆菌中通过外部添加底物的生物转化合成。在工程化微生物中从黄酮苷元生物合成单一、定义明确的异型二糖苷仍然具有挑战性，主要归因于UGT混杂的糖供体特异性以及宿主细胞内多个核苷酸-糖供体的同时存在。
**3.2.2. 从头生物合成** 根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷的从头生物合成已在表达A型di-CGT（即FcCGT）的工程化酿酒酵母菌株中实现，其中根皮素由工程化的苯丙氨酸和酪氨酸衍生途径产生。研究确定生产的主要瓶颈是前体根皮素的细胞内可用性有限。根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷也已通过不同的从头方法在工程化大肠杆菌菌株中生产。最近，羟黄色素A（HSYA），一种用于急性缺血性中风的临床研究药物，已通过引入di-C-糖基转移酶CtCGT及其他关键基因在工程化本氏烟中从头合成。使用具有明确特异性的不同CGT，实现了芹菜素di-C-阿拉伯糖苷、di-C-木糖苷和异型di-C-糖苷的从头合成。
**3.2.3. 用于UDP-糖合成的工程化途径** 与体外酶法合成相比，微生物系统的体内生产利用了细胞内源的UDP-糖库，从而降低了外部补充糖供体的成本。为确保足够的细胞内UDP-Glc可用性，采用了代谢工程化大肠杆菌菌株，重新设计生物合成途径以增强UDP-Glc生产。然而，由于UDP-Glc是主要的细胞内糖供体，替代性UDP-糖的天然供应通常不足以支持高效糖基化，需要引入异源基因编码糖核苷酸生物合成酶，将UDP-Glc重新导向形成稀有糖供体。
**4. 生物催化工艺技术的考量**
研究人员在此聚焦于通过酶法途径的二糖苷生产，但对酶表达的一些考量以相同或至少相似的方式适用于全细胞。优先讨论酶法系统是因为更容易、更清晰地识别过程瓶颈。尽管最近报道通过酵母工程化生物合成实现了二糖缀合黄酮的高产物滴度，但目前本综述涵盖的黄酮二糖苷全细胞合成仍处于概念验证阶段，所报道系统的生产适用性尚待关键性评估。FcCGT在根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷生物催化生产中的应用揭示了工艺技术开发的机会和挑战。
**4.1. 所用生物催化剂**
**酶生产** 文献中，植物UGT通常通过在大肠杆菌中异源表达来生产。重组酶生产的效率因UGT而异，通常仅进行密码子优化和融合伴侣共表达等基本优化。然而，提供足量目标UGT可能代表过程开发的主要瓶颈。在受控和可放大的生物反应器培养条件下对UGT生产进行系统研究很少。研究人员实验室未发表的结果显示，FcCGT的中试生物反应器生产。通过补料分批过程，使用工程化大肠杆菌菌株实现了大豆SuSy的高产量，这激励了进一步研究用于生物催化技术应用的大肠杆菌中UGT生产。
**催化剂制备和选择** 催化剂制备问题与重组生产紧密相关。宿主中表达越好，为合成应用制备催化剂的选项就越多。FcCGT反应在相对高浓度的纯酶下进行。具有更高比活性和增强生产产量的UGT对于提高生物催化过程中酶的使用效率至关重要。催化效率高于FcCGT的UGT在合成中具有应用前景。最近，定向进化已成为增强各种UGT比活性的强大方法。因此，使用具有更高活性的工程化FcCGT变体代表未来研究中减少催化剂负载的有前景策略。先前研究表明，较高反应温度可有效提高FcCGT级联催化di-C-葡萄糖苷合成的反应生产力；然而，酶稳定性问题阻止了更高温度和高温下长时间反应的使用。通过计算工具辅助的理性或半理性设计已被证明可用于提高UGT的热稳定性。
**4.2. 反应工程**
对水稻CGT和大豆SuSy一锅级联转化生产notofagin的研究表明，通过系统反应工程可以实现UGT催化糖基化过程的强化。通过HPCD包合络合增强根皮素溶解度的方法已成功扩展到根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷的生产。基于固定化催化剂制剂的连续过程开发尚未在二糖苷合成中得到证明。FcCGT回收以允许使用相同酶制剂进行多轮底物转化的问题迄今尚未解决。UDP-Glc从蔗糖回收已应用于根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷合成，但尚未优化到notofagin生产所展示的程度。重要参数包括UDP和蔗糖的浓度以及所用酶的浓度和比例。UDP-Glc以外糖供体的原位生产需要额外研究才能适用于二糖苷合成。二-C-葡萄糖苷生产中一个具体挑战是根皮素及相关受体在酶法合成过程中的产物稳定性。除非向反应混合物中加入相对大量的化学还原剂（如约10 mM 2-巯基乙醇），否则根皮素3′,5′-di-C-葡萄糖苷会迅速分解。
**4.3. 产物分离**
黄酮二糖苷产物通常以适合结构表征和初步生物评价的量生产。适合可放大生产的产品分离步骤尚未报道。典型的实验室规模步骤涉及使用C
18 柱的制备型反相HPLC，但所需产物的分离收率通常较低。因此，需要更合适的分离方法以更好地符合工艺化学标准。使用定制阴离子交换色谱法生产notofagin的100克规模为开发稳健的生物催化工艺技术提供了整合UGT催化合成和产物分离的范例。该方法强调了在工艺开发的早期阶段同时解决酶促转化和下游加工的重要性。继续努力开发可放大的分离策略对于将酶促二糖基化反应转化为实际工业应用至关重要。目前报道的二糖苷合成的技术就绪水平不超过概念验证水平。向过程验证和放大以及向工业环境的转移将是工艺和产品开发的重要步骤。现阶段最大的障碍似乎是开发高效的生物催化剂，无论考虑使用酶制剂还是全细胞。酶制剂的主要限制是在标准细菌宿主中重组表达的低生产力。UGT的过程稳定性可能是另一个尚未深入研究的挑战。总体低合成效率限制了使用设计者细胞工厂进行二糖苷生产。增强工程化细胞的质量活性是未来发展中的紧迫课题。
**5. 结论**
黄酮二糖苷广泛分布于植物中，众多研究记录了其多样的生物活性。近年来，来自植物和微生物源的、在黄酮二糖苷生物合成中起关键作用的UGT已被鉴定、表征并越来越多地用于合成应用。根据其催化性质，各种天然二糖苷可以通过单个UGT催化的迭代两步糖基化或通过两个互补UGT的顺序作用产生，每个负责一步糖基化。由于UDP-Glc是大多数UGT的首选糖核苷酸供体，二葡萄糖基化黄酮是主要产物。然而，一部分UGT表现出广泛的供体和受体特异性，能够形成罕见的同型二糖苷以及异型二糖苷。已使用酶法方法合成了多种黄酮二葡萄糖苷，通过包括环糊精辅助底物增溶和通过UGT反应与SuSy反应偶联原位再生昂贵UDP-Glc等显著进展取得了进展。此外，通过精心设计的糖基化途径，可以使用单个二糖基转移酶在体外生产定义明确的黄酮异型二糖苷。平行的努力集中在工程化微生物宿主中的糖核苷酸生物合成途径。因此，配备定制糖核苷酸途径和特定UGT的菌株已成为将外部供应的黄酮生物转化为二糖苷的有前景的全细胞平台。此外，通过将黄酮生物合成途径与糖核苷酸代谢整合，可以在表达适当UGT的工程化微生物中从头合成一系列二糖基化黄酮。总体而言，这些进展强调了酶法和微生物策略在黄酮二糖苷合成中的合成多功能性，并凸显了这些化合物作为开发新型药物、功能食品和化妆品成分的潜在骨架。未来研究应旨在提高技术就绪水平，将生物催化合成转化为适合生产的技术，并解决生产与下游加工的无缝集成。已建立的通过生物催化合成获得的二糖苷实例将有助于识别这些重要天然产物结构的可行应用领域。
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