二羟基萜烯合成酶：通过逐步猝灭碳正离子，实现对水介导的二羟基化反应的时空精确控制

《Journal of the American Chemical Society》：Dihydroxy Terpene Synthase: Spatiotemporally Precise Manipulation of Water-Mediated Dihydroxylation via Stepwise Quenching of Carbocations

羟基萜烯生物合成中，二羟基萜烯合酶（DHTS）的催化机制通过晶体学、多尺度模拟和定点突变分析阐明，动态氢键网络精准调控两个水分子淬灭碳正离子中间体，关键残基Tyr312对单羟基再生起决定性作用，为开发无氧化酶多羟基萜烯合成系统奠定基础。

　　

羟基萜类的生物合成过程相比萜烃类具有更好的溶解性和目标结合能力，通常需要萜烯合成酶（TS）和细胞色素P450氧化酶的级联催化作用。有趣的是，某些萜烯合成酶能够独立于氧化酶直接生成羟基萜类（主要是单羟基萜类），甚至还有一些罕见的萜烯合成酶可以直接生成二羟基萜类。然而，二羟基萜类合成酶（DHTSs）的结构和催化机制至今仍不清楚，这限制了它们的实际应用。通过蛋白质晶体学、多尺度模拟和定点突变研究，我们揭示了一种逐步发生的碳正离子淬灭机制。在这一过程中，两个水分子通过动态的氢键网络被精确调控以淬灭碳正离子中间体。最重要的是，Tyr312被确定为启动单羟基萜类再质子化过程中不可或缺且不可替代的残基。DHTSs这种时空精确的调控机制丰富了我们对萜烯合成酶的认识，并为开发不依赖氧化酶的多羟基萜类生物合成系统奠定了基础。