酶的雜泛性分子機制被揭示

中國醫學科學院藥物所和中科院生物物理所合作研究，發現了一個源於微生物、具有顯著底物及反應雜泛性的新穎芳香類化合物異戊烯基轉移酶（AtaPT），揭示出其雜泛性的分子機制，展現了該酶在藥用活性化合物生物合成與天然藥物合成生物學方面有巨大應用前景。19日，英國《自然—化學生物學》雜誌以全文在線發表了他們的研究論文。

傳統上，酶被認為具有嚴格的底物及反應特異性。然而，近年來研究發現，許多酶卻能催化不同於其「天然」的底物或反應，即雜泛性。酶的雜泛性越來越受到科學界的關注，但其分子機制尚未完全闡明。

此次，我國科學家從一株海洋紅樹林來源的土麴黴的基因組中，首次發掘到一個新穎的aPTase基因AtaPT。研究發現，重組AtaPT不僅能接受不同鏈長的異戊烯基供體，而且還能催化包括木脂素、色氨酸環二肽、喹啉生物鹼、氧雜蒽酮、二苯甲酮、黃酮、香豆素等多種結構類型芳香類化合物進行高效異戊烯基化反應，顯示了前所未有的底物與反應雜泛性。

該研究進一步通過結構生物學闡明了AtaPT具有顯著雜泛性的分子機制：AtaPT三維立體結構中擁有一個明顯大於已報道的其他異戊烯基轉移酶的疏水性受體底物結合腔；AtaPT底物結合腔中存在多個不同的底物結合位點；AtaPT具有多種構象，以適合不同結構底物的結合。該研究進一步在結構導向下，通過理性設計並結合基因定點突變技術，實現了從反應「雜泛性」到「選擇性」的人工操控。

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