苯并呋喃是一类重要的药物骨架，广泛存在于活性天然产物及临床药物中。目前已有超过30种苯并呋喃或其衍生物获美国FDA批准上市，包括抗癌药呋喹替尼、抗抑郁药维拉佐酮等。桑科植物特有的moracins是苯并呋喃类天然产物的典型代表，具有抗菌、抗炎、抗氧化等多种生物活性，但其核心苯并呋喃骨架如何生物合成，长期悬而未决。

图1. 含有苯并呋喃结构的天然产物与药物分子

2026年6月17日，william威廉中文官网、北大-清华生命科学联合中心雷晓光团队与武汉大学药学院高磊团队合作，在《Science Advances》上发表了题为“Characterization of the biosynthetic enzymes of the Morus alba benzofuran natural products”的研究论文。该研究首次完整解析了白桑中moracin M的生物合成通路，并利用无标记热蛋白质组学技术（TPP）鉴定出一种非典型漆酶MaLAC，该酶催化了从氧化白藜芦醇到moracin M的分子内氧化环化反应，这是植物漆酶首次被报道具有此类催化功能。

图2. 文章截图

在前期研究中，雷晓光团队已系统揭示了桑科植物中多个酶催化分子间Diels-Alder反应及氧化反应的机制，阐明了苯并呋喃类天然产物后期修饰的分子基础。然而，苯并呋喃母核的构建始终是未解难题。本研究中，团队综合运用TPP、转录组分析、酶学表征、计算化学及定点突变等技术，成功填补了这一关键空白。

研究团队首先通过系统发育分析和转录组学，从桑树中鉴定出催化对香豆酰辅酶A邻位羟化的MaC2′H1，以及三个功能冗余的芪合酶MaORS1–3，从而完成了从对香豆酰辅酶A到氧化白藜芦醇的合成。

针对关键的分子内氧化环化步骤，现有同源克隆策略因缺乏参考酶而无法适用。为此，研究团队开发了一种无标记热蛋白质组学（TPP）策略。该方法利用酶与底物或产物结合后热稳定性发生变化的原理，无需对底物进行化学衍生化，特别适用于难以修饰的底物分子。经活性引导的蛋白纯化富集后，TPP实验从桑树裂解液中定量检测了1061种蛋白质，结果显示仅一种漆酶（MaLAC）在底物处理下表现出显著的热位移。抑制剂实验证实MaLAC是体内外催化该环化反应的主要酶。

随后，团队在毕赤酵母中异源表达了活性MaLAC，并在本氏烟草中共表达At4CL、MaC2′H1、MaORS1和MaLAC，成功以对香豆酸为底物合成了moracin M，实现了完整通路的异源重构。通过密度泛函理论计算、结构-活性关系研究、分子对接及定点突变，团队进一步揭示了MaLAC通过铜介导的自由基机制完成环化，并鉴定了底物结合口袋中的关键氨基酸残基。

该研究首次完整描述了moracin M的生物合成途径，为苯并呋喃类天然产物的绿色生物制造奠定了基础。所建立的无标记热蛋白质组学策略为植物天然产物酶的发现提供了新工具，尤其适用于缺乏同源参考的功能独特酶。MaLAC作为第一例催化分子内氧化环化的植物漆酶，拓展了漆酶家族的功能认知。

图3 桑科植物苯并呋喃天然产物生物合成通路解析

北京大学雷晓光教授和武汉大学高磊教授为论文共同通讯作者，北京大学已毕业博士于欣水、博士研究生郭念昕为共同第一作者。高磊教授课题组龙腾、雷晓光教授课题组朱裕玲、柯瀚以及丁琪也参与了相关研究工作。该工作得到了国家自然科学基金委员会、武汉市自然科学基金探索计划（晨光计划），北京分子科学国家研究中心、北大-清华生命科学联合中心、新基石基金会等项目的资助。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec4824

排版：牟凯
审核：牛林，刘志博