著名學(xué)者沈奔解開著名天然產(chǎn)物的謎題

2016年08月25日訊 一個著名的天然化合物家族--被稱為“萜類”，有一個奇怪的進化起源。特別是，一個有關(guān)未來藥物發(fā)現(xiàn)的問題讓科學(xué)家們十分困惑：大自然究竟是如何制造出了這些分子？

來自斯克里普斯研究所（TSRI）佛羅里達州校區(qū)的科學(xué)家進行的一項研究，填補了這個進化之謎的一個缺失環(huán)節(jié)，從而確定了制造這些化合物不可或缺的一個蛋白質(zhì)家族一個以前未知的結(jié)構(gòu)。

萜類主要是由植物生產(chǎn)的，是一個分子家族，包括一些最知名和成功的天然原料制成的藥物，例如抗癌藥物紫杉醇?？偣灿谐^65000種已知的萜類化合物。

天然化合物，如萜類化合物，通常是由眾多的酶聚集在一起制成的，就像樂高建筑模型。在這項新的研究中，該研究團隊專注于稱為萜類合成酶的酶，它是在植物和細菌中發(fā)現(xiàn)的。

這項研究是由TSRI的沈奔（Ben Shen）教授帶領(lǐng)完成的，研究結(jié)果最近被提前發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會雜志《Journal of the American Chemical Society》。這項研究在這一類蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面取得了一定進展，除此以外，這項新的研究結(jié)果也可能會影響藥物的發(fā)現(xiàn)，使得這些蛋白質(zhì)、進而它們的衍生化合物的工程學(xué)，在未來變得更加容易。

沈奔教授多年來一直致力于微生物來源天然產(chǎn)物的生物合成機制及其調(diào)控的研究，綜合應(yīng)用有機化學(xué)、生物化學(xué)、天然產(chǎn)物化學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)，對微生物來源天然產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、生物合成酶及基因進行闡述，并以此作為發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新藥的新方法，先后在Nature、Science、PNAS、JACS、JBC、Cancer Res、Nature Chemical Biology等國際一流學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表系列論文。

沈教授和他的同事們利用X射線晶體學(xué)--凍結(jié)一個蛋白的原子結(jié)構(gòu)，然后用X射線轟擊它以創(chuàng)建它的一個快照，從而制備了一個詳細的結(jié)構(gòu)模型，讓我們對于細菌二萜類合成酶以及這類酶在自然環(huán)境中如何起作用，有了一個更好的了解。

TSRI研究助理Jeffrey Rudolf和Liao-Bin Dong是本文共同第一作者，他說：“我們發(fā)現(xiàn)，這個細菌的版本與植物版的結(jié)構(gòu)非常相似，并支持一個想法--基因融合事件創(chuàng)建了雙功能的植物酶。我們也能夠定位這種酶的哪些部分是重要的，從而讓我們知道如何設(shè)計結(jié)構(gòu)多樣性的蛋白質(zhì)?！?/p>

Dong補充說：“這一新的信息不僅可讓我們設(shè)計結(jié)構(gòu)多樣性的細菌和植物萜類化合物，而且也可以幫助我們識別出細菌起源的新化合物，這是罕見的，并可能會帶來具有有趣生物活性的新天然化合物?！?/p>

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