近日，我校生物工程学院、生物反应器工程全国重点实验室张立新团队刘雪婷课题组在真菌双功能萜合酶的蛋白质工程改造中再次取得重要进展。相关研究以“α1-Loop/D-Helix Remodeling Governs Reversible GFPP vs. GGPP Selectivity in Fungal Sesterterpene Synthases”为题，发表于催化领域的国际权威期刊ACS Catalysis。该研究揭示了真菌萜合酶通过功能可塑区的协调调控，精准识别不同链长的底物，为萜类天然产物的理性设计与高效合成提供了全新思路。
萜类化合物是天然药物的重要来源，真菌双功能萜合酶兼具链延伸与环化催化能力，是构建结构多样萜类分子的高效“生物催化器”。然而，这类酶如何实现底物链长的精准识别，长期以来是国际研究的热点与难点。
针对这一瓶颈问题，课题组前期系统揭示了双功能萜合酶中D-helix和G2-helix中重要氨基酸残基可精准调控酶催化功能，并获得多种全新萜类骨架（Angew. Chem. 2024；ACS Catal. 2025&2026），提出“催化功能可塑区（CAPZ）”工程策略。本研究进一步综合运用AlphaFold3结构预测、结构-序列分析、定点突变及分子动力学模拟，发现α1-loop可作为“底物链长开关”，调控GFPP（C25）与GGPP（C20）两种底物的选择偏好；D-helix则发挥“补偿调节”作用，在α1-loop功能受扰时部分恢复酶对长链底物的识别能力。研究表明，二者共同构建底物识别亚口袋，通过调控活性腔构象动态和底物预组织状态，实现链长特异性识别。该发现深化了对萜合酶催化多样性的认识，并为酶的理性改造及新型萜类药物的生物合成提供了新策略。
图片说明：真菌双功能萜合酶α1-loop/D-helix协同调控底物选择性
华东理工大学刘雪婷教授和中山大学巫瑞波教授为该论文的共同通讯作者，华东理工大学博士后张维燕、博士生兰珂盈、中山大学博士生徐康为为该论文的共同第一作者。该工作得到了张立新教授、中国科学院上海药物所郭跃伟教授和日本北海道大学Hideaki Oikawa教授的指导。该研究工作得到了国家自然科学基金、上海感染与免疫科技创新中心、国家重点研发计划和超级博士后资金支持。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.6c03869
