萜烯和類異戊二烯是地球上種類最多的有機小分子，這些分子具有結構多樣性和重要的功能。因此，合成這些分子的類異戊二烯和萜烯/萜類合成酶的結構和作用機制引起了人們極大的興趣。
圖片來源：ACS Catal.
最近，美國UIUC的EricOldfield課題組與湖北大學郭瑞庭課題組合作，解析了來源于檀香的倍半萜和檀香烯合成酶的結構，包括有或者沒有底物、底物類似物、產物類似物存在的8個晶體結構，從結構上揭示了其催化作用機制。
晶體結構顯示，在缺少底物和Mg2+的情況下，環(huán)化酶與異戊烯基轉移酶的結構都處于一種“開放”形態(tài)，酶本身的三個Mg2+（MgABC）與蛋白催化位點相結合，且其中一個Mg2+（MgB）參與形成了靠近催化位點的口袋構象，與一個內部氨基酸相互作用，與二磷酸雙配位，對三個水分子進行表面重排，形成fac-[Mg(H2O)3XPP(Asn/Asp)]。
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此外，該研究還發(fā)現(xiàn)環(huán)化酶和異戊二烯基轉移酶中廣泛存在氫鍵網絡：D基序。這個基序圍繞著完全保守的外空間Asp，通過H2O-c與MgB結合，包含五個氨基酸，包括環(huán)化酶中的一個非常保守的殘基Arg，和αHT蛋白質中的一個高度保守的殘基Gln，而這個基序可能參與催化。
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最后，利用生物信息學和誘變技術，發(fā)現(xiàn)這些環(huán)化酶和其他環(huán)化酶中許多高度保守的殘基位于活性位點區(qū)域之外，并且位于非催化β-結構域，這反映了它們的進化起源于β-γ結構域蛋白，而高度保守的α-結構域中Arg與Glu形成鹽橋，用于穩(wěn)定具有催化活性的αβ-結構域結構。
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參考文獻：Terpene Cyclases and Prenyltransferases: Structures and Mechanismsof Action
ACS Catal.
DOI：10.1021/acscatal.0c04710
原文作者：Chun-Chi Chen,○Satish R. Malwal,○ Xu Han,○Weidong Liu, Lixin Ma, Chao Zhai, Longhai Dai, Jian-Wen Huang, Alli Shillo,Janish Desai, Xianqiang Ma, Yonghui Zhang, Rey-Ting Guo,* and Eric Oldfield*
