发布时间:2016-07-26 15:37 原文链接: 天津工生所等首次解析环烯醚萜合成酶结构及催化机理

  环烯醚萜类化合物(Iridoids)是植物界中存在的一大类特殊的单萜类二次代谢产物,该类化合物广泛分布于中药材中,如玄参科、茜草科、唇形科、龙胆科等植物,并且有多种重要的生理活性。环烯醚萜合成酶(Iridoid Synthase, IRIS)是催化环烯醚萜类化合物合成中关键的成环酶,其底物为线状单萜10-oxogeranial,其产物为环状的nepetalactol,nepetalactol是多种天然产物的前体物质。目前环烯醚萜类化合物主要是从中药中直接提取而来,生物合成方面的研究较少,尤其对于关键的IRIS是如何进行催化反应的,一直未见相关研究报道,了解IRIS的催化机理,将为生物合成环烯醚萜类化合物提供可能。

  中国科学院天津工业生物技术研究所研究员郭瑞庭带领的结构生物学与蛋白酶学研究团队与美国伊利诺伊大学教授Eric Oldfield合作,首次解析了环烯醚萜合成酶(IRIS)及其复合体结构,并对IRIS的催化机理进行了研究。该研究通过解析IRIS与NAD+及其底物10-oxogeranial的复合体结构,提出了IRIS的两种催化机制:反式机制与顺式机制。其中反式催化机制形成的作用力较强,K146、Y178与底物的O1间形成相互作用力,NAD攻击C2=C3,形成链式的S-10-oxocitronellal。顺式催化机制中,促进产物形成的作用力较弱,C1-C2,C4-C5间将通过旋转环化形成环状的nepetalactol。因反式催化速率比较慢,顺式催化速率快,故得到的最终产物是nepetalactol,而非S-10-oxocitronellal。该研究成果对于环烯醚萜化合物衍生物的合成提供了重要的理论指导意义。

  该研究获得科技部“973”计划(2012AA022209)和国家自然科学基金(31200053, 31400678 以及31300615)的支持,相关研究成果已发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)杂志上,并获选封面文章。天津工生所科研助理胡玉梅、副研究员刘卫东为文章的共同第一作者。

IRIS的复合体结构

IRIS的催化机制

相关文章

中科院王中林推出新催化机制:接触电致催化

北京纳米能源与系统研究所王中林团队推出全新催化机制——接触电致催化。1月13日,在中国科学院北京纳米能源与系统研究所(简称,纳米能源所)重大原创成果发布会上,纳米能源所所长、首席科学家王中林及其团队提......

我国科学家研制出非天然辅酶的合成酶

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NicotinamideAdenineDinucleotide,NAD)是生物体不可或缺的辅酶。调控NAD水平被广泛应用于设计细胞的性能,但由于NAD关联大量代谢反应,导致其调控......

大连化物所团队研制出非天然辅酶的合成酶

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NicotinamideAdenineDinucleotide,NAD)是生物体不可或缺的辅酶。调控NAD水平被广泛应用于设计细胞的性能,但由于NAD关联大量代谢反应,导致其调控......

科学家解析膜蛋白DGGGPase结构与功能

膜脂是细胞膜的重要组成部分,主要由脂类分子以双分子层的形式构成的膜骨架。微生物在生长过程中,生物膜脂的合成与代谢调控具有重要作用。虽然微生物细胞膜脂质合成的主要机制已被阐明,但古细菌细胞膜的甘油磷脂生......

特殊的蛋白质会影响肌肉再生与生长

"在过去的5-10年里,科学家们开始意识到LRS和其他类似的蛋白质具有独立于蛋白质合成的功能,"Chen说道。"以前,我的实验室和其他实验室发现,LRS的功能之一就是调节......

人工合成酶有了新方法

近年来,人工智能技术迅猛发展,其应用延伸到生物制造领域。日前,借助人工智能技术,中国科学院微生物研究所研究员吴边团队制备出一系列的新型酶蛋白。研究团队还在世界上首次通过完全的计算指导,获得了工业级微生......

我国科学家发现RNA病毒聚合酶独特催化机制

RNA病毒包括SARS冠状病毒、高致病性流感病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒等,在过去十五年间多次造成全球性影响,对人类健康构成严重威胁,而针对RNA病毒的药物和疫苗目前严重匮乏。聚合酶作为RNA病毒所必需......

复旦大学研究揭示氨基酸感知和信号传导机制

复旦大学赵世民、徐薇、徐彦辉团队通过近5年的持续研究发现,tRNA合成酶除了识别氨基酸和激活tRNA在蛋白质合成中扮演功能外,还具有修饰蛋白质赖氨酸的功能。相关研究成果日前在线发表于《细胞代谢》。氨基......

科学家发现合成酶调控新机理

复旦大学生命科学学院余巍课题组研究发现乙酰化修饰对氨酰tRNA合成酶的调控及抑制超氧应激的分子机理。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院报》。氨酰tRNA合成酶是一个进化上非常保守的酶家族,其经典......

中科院院士组发表研究新进展

氨酰tRNA合成酶(aaRSs)可以确保翻译过程中生成正确的氨酰tRNA,这对绝大多数物种是至关重要的。中科院上海生命科学研究院的研究团队通过深入研究,向人们展示了多种ThrRS的翻译质控,揭示了N1......