海洋细菌Aquimarina spongiae双功能萜烯环化酶-磷酸酶的结构与催化机制解析

来自Aquimarina spongiae的Drimenol合酶（AsDMS）是一种罕见的双功能嵌合体，可在单一多肽链中依次催化法尼基二磷酸（FPP）的II类环化和磷酸水解反应。研究人员通过X射线晶体结构和酶学分析，揭示了其β-结构域环化酶与类卤酸脱卤酶磷酸酶域的协同机制，纠正了前人关于羟基氧来源的误解，为设计多功能萜烯合成酶提供了新思路。

　　

在海洋细菌Aquimarina spongiae中发现的Drimenol合酶（AsDMS）堪称自然界的分子魔术师——它将萜烯环化酶和磷酸酶两种截然不同的功能整合在一条蛋白质链上。这个双功能酶首先将线性底物法尼基二磷酸（FPP）环化成drimenyl二磷酸，紧接着通过水解反应生成具有抗真菌和抗癌活性的倍半萜醇drimenol。

X射线晶体结构揭开了这个分子机器的奥秘：蛋白质呈现独特的双域结构，β-折叠的环化酶域和类卤酸脱卤酶（HAD）磷酸酶域背靠背排列，各自拥有独立的活性位点。令人惊讶的是，当实验在H₂¹⁸O中进行时，drimenol的羟基氧竟来自FPP的烯丙氧基而非水分子，这一发现直接修正了先前其他团队提出的机制假说。

更有趣的是，AsDMS对底物展现出"宽容"的一面——连反应迟缓的类似物法尼基-S-硫代二磷酸也能被它转化成环状和链状产物。这些发现不仅展示了萜烯生物合成酶惊人的功能多样性，更为设计"定制版环化酶"提供了蓝图，未来或可批量生产具有特定药用价值的萜类化合物。