天津工生所等首次解析環烯醚萜合成酶結構及催化機理

　　環烯醚萜類化合物(Iridoids)是植物界中存在的一大類特殊的單萜類二次代謝產物，該類化合物廣泛分布于中藥材中，如玄參科、茜草科、唇形科、龍膽科等植物，并且有多種重要的生理活性。環烯醚萜合成酶（Iridoid Synthase, IRIS）是催化環烯醚萜類化合物合成中關鍵的成環酶，其底物為線狀單萜10-oxogeranial，其產物為環狀的nepetalactol，nepetalactol是多種天然產物的前體物質。目前環烯醚萜類化合物主要是從中藥中直接提取而來，生物合成方面的研究較少，尤其對于關鍵的IRIS是如何進行催化反應的，一直未見相關研究報道，了解IRIS的催化機理，將為生物合成環烯醚萜類化合物提供可能。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所研究員郭瑞庭帶領的結構生物學與蛋白酶學研究團隊與美國伊利諾伊大學教授Eric Oldfield合作，首次解析了環烯醚萜合成酶（IRIS）及其復合體結構，并對IRIS的催化機理進行了研究。該研究通過解析IRIS與NAD+及其底物10-oxogeranial的復合體結構，提出了IRIS的兩種催化機制：反式機制與順式機制。其中反式催化機制形成的作用力較強，K146、Y178與底物的O1間形成相互作用力，NAD攻擊C2=C3，形成鏈式的S-10-oxocitronellal。順式催化機制中，促進產物形成的作用力較弱，C1-C2，C4-C5間將通過旋轉環化形成環狀的nepetalactol。因反式催化速率比較慢，順式催化速率快，故得到的最終產物是nepetalactol，而非S-10-oxocitronellal。該研究成果對于環烯醚萜化合物衍生物的合成提供了重要的理論指導意義。

　　該研究獲得科技部“973”計劃(2012AA022209)和國家自然科學基金（31200053, 31400678 以及31300615)的支持，相關研究成果已發表在《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）雜志上，并獲選封面文章。天津工生所科研助理胡玉梅、副研究員劉衛東為文章的共同第一作者。

IRIS的復合體結構

IRIS的催化機制