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英文原题:Versatilecis-isoprenylDiphosphateSynthaseSuperfamilyMembersinCatalyzingCarbon–CarbonBondFormation
通讯作者：陈纯琪，郭瑞庭，湖北大学作者：Chun-ChiChen,LilanZhang,XuejingYu,LixinMa,Tzu-PingKo,Rey-TingGuo碳-碳键的合成是有机化学中最重要的催化反应之一，由反式或者顺式构型碳-碳键组成的萜类(isoprenoids)是一大类非常重要的天然化合物(目前已发现超过8万种不同的萜类化合物)，如紫杉醇和青蒿素都属其中。其中，催化顺式-构型的顺式萜类合成酶(cis-isoprenyldiphosphatesynthases,cis-IDSs)除了能够合成不同长度的直链萜类之外，其家族成员还被发现可以催化非直链型的碳链合成，甚至成为缺乏催化活性的辅助单元。这一群功能多变的酶以二聚体形式存在，外型就像是一只张开翅膀的蝴蝶，所以又称为“蝴蝶样折叠酶”。近期，湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室的陈纯琪教授(第一及通讯作者)、张丽兰博士、喻雪婧副教授、马立新教授和郭瑞庭教授共同合作完成了cis-IDSs的结构特征和催化机理研究的综述，文章被选为年4月9日的“ACSEditors’Choice”和ACSCatalysis封面文章(SupplementaryCover)(图1)，已在线刊出且免费开放。图1.文章获选为ACSCatalysis封面文章(SupplementaryCover)。图中显示数个代表性蝴蝶样折叠酶晶体结构。萜类化合物是自然界种类最多的天然化合物，在医药、工业和生物技术等领域具有极为广泛的应用。例如，治疗癌症的重要药物紫杉醇、治疗疟疾的青蒿素、用于轮胎生产的天然橡胶、维持细胞膜完整的胆固醇、参与光合作用的类胡萝卜素和呼吸链中的醌类，都是萜类。这些功能结构多变的化合物都源于异戊二烯焦磷酸合成酶(isoprenyldiphosphatesynthases,IDSs)催化合成的基础萜类(图2)。催化反式构型的trans-IDSs三维结构主要由α螺旋构成，催化顺式构型的cis-IDSs，属于“ζ-折叠”，其二聚体构型类似于蝴蝶展开的一对翅膀(图2)。相较于trans-IDSs,cis-IDSs家族成员拥有更多变的活性区结构和更多样化的功能，不但可催化10个碳原子到超过个碳原子的直链型萜类合成，近年来更发现有该家族成员能产生分枝状和环化的萜类骨架(图2)。这些化合物具有重要的工业和商业应用价值和潜力(如药物前体、植物精油、天然橡胶等等)，甚至和疾病的发生有关(如真核细胞中的糖载体dolichol)。随着越来越多萜类化合物问世，cis-IDSs的结构与催化机理的研究也非常受到重视，本综述中对于cis-IDSs工作进行全面性的整理和回溯，介绍这个家族成员的功能与结构，为了解天然化合物合成途径、遗传疾病发生原因、新型药物靶点的相关研究提供重要信息。图2.trans-IDSs和cis-IDSs催化产物及代表性结构。(上图)代表性萜类基本骨架及重要衍生化合物。蓝色和橘色长条分别代表由trans-IDSs和cis-IDSs负责催化的反应，虚线框内为两类酶的蛋白质三维结构。(下图)cis-IDSs缩合底物产生右方不同种产物。扫描
