中子衍射解析丝氨酸羟甲基转移酶在无PLP及甘氨酸外部醛亚胺结合状态下的质子化构象

来自国际研究团队利用室温中子晶体学技术，首次直接观测到嗜热菌丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在缺失辅酶磷酸吡哆醛(PLP)的apo状态及PLP-甘氨酸外部醛亚胺/(6S)-5-甲基四氢叶酸(5MTHF)三元复合物中的质子化状态差异，揭示了催化关键残基Lys226的电荷变化规律，为靶向一碳(1C)代谢通路的抗癌药物设计提供原子级结构依据。

　　

这项突破性研究采用室温中子晶体学技术，如同给分子装上"质子显微镜"，首次直接捕捉到嗜热菌丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的质子舞蹈。在缺失辅酶磷酸吡哆醛(PLP)的apo状态下，催化关键角色Lys226侧链带着正电荷闪亮登场；而当酶与PLP-甘氨酸外部醛亚胺及(6S)-5-甲基四氢叶酸(5MTHF)形成三元复合物时，席夫碱氮原子却悄悄戴上了质子皇冠，而Lys226反而褪去电荷恢复中性。

研究团队还通过X射线晶体学获得SHMT与底物四氢叶酸(THF)的复合物结构，发现其在周边结合位点的姿势与5MTHF如出一辙。这些发现如同破解了SHMT催化魔法的"质子密码"，特别是对理解一碳(1C)代谢通路中5,10-亚甲基四氢叶酸(5,10-MTHF)的生成机制至关重要。由于癌细胞常劫持这条代谢通路疯狂增殖，这些原子尺度的结构洞见为设计靶向SHMT的小分子抗癌药物提供了精准的"分子蓝图"。