华东理工大学生物工程学院，生物反应器工程国家重点实验室教授张立新/刘雪婷团队，阐明了双功能萜合酶调控碳骨架形成的催化机制，完善了萜合酶家族的结构功能关系信息，为利用蛋白质工程改造萜合酶发现新颖萜类天然产物提供了新思路。相关研究发表于《德国应用化学》。
萜类化合物是是天然产物药物研发的重要来源，已有多种萜类药物应用于临床，但萜合酶如何精密调控萜类前体的环系演化规律仍待解答。真菌来源的二倍半萜合酶通常含有催化异戊二烯链延伸和环化两个结构域，被统称为双功能萜合酶。以往研究表明，可以通过改造双功能萜合酶环化结构域，拓展双功能萜合酶的催化功能及其催化产物结构，助力新颖骨架结构二倍半萜类化合物及其生物学功能的研究与开发。
研究团队从自主构建的植物内生真菌酶库中选择了有改造潜力的萜合酶，结合分子动力学分析方法，比较TypeB型双功能二倍半萜合酶PfNS和AcOS的环化结构域，并推测双功能二倍半萜合酶的关键功能位点，对关键芳香族氨基酸簇和酶催化进行功能验证。在此基础上，研究团队实现了TypeB型二环和三环骨架的转换，为揭示萜类环系演化规律提供了重要的理论基础。此外，研究人员首次揭示了调控真菌双功能萜合酶催化TypeA和TypeB型二倍半萜功能转化的关键位点。
真菌来源的双功能萜合酶计算酶工程改造图示。图片来源于《德国应用化学》
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202406246
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