一种新型短链脱氢酶/还原酶介导棒曲霉素高效解毒的机制鉴定与计算表征

来自某研究团队的研究人员针对棒曲霉素(PAT)污染问题，开展新型短链脱氢酶/还原酶(SDR)的发掘与功能表征研究。发现Lachancea mirantina来源的LmSDR在pH 6.0/50°C条件下可实现PAT完全降解，且对高浓度PAT(50 μg mL?1)仍保持70%以上降解率。通过AI建模与分子对接揭示了Tyr156/Ser140/His185介导NADPH质子转移的催化机制，为工程化改造SDR酶提供理论依据。

　　

棒曲霉素(Patulin, PAT)作为一种由曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)产生的真菌毒素，广泛污染果蔬及其加工制品。由于其水溶性特性，PAT可通过食物链蓄积对人类健康构成严重威胁。

本研究报道了一种来源于Lachancea mirantina的新型短链脱氢酶/还原酶(short-chain dehydrogenase/reductase, SDR)——LmSDR，该酶在pH 6.0和50°C条件下能完全降解PAT。LmSDR在pH 5.0-6.5范围内保持高活性，且在NADPH存在时表现出卓越的底物耐受性，即使面对50 μg mL^?1的高浓度PAT仍能降解超过70%的毒素。该酶还具有显著的热稳定性，在40°C孵育1小时后仍保留85%以上活性，其熔解温度达44°C。

通过人工智能辅助结构建模与分子对接技术，研究团队鉴定出Tyr156、Ser140和His185这三个关键残基，它们负责介导NADPH的质子转移过程，促使PAT被还原为毒性较低的(E)-ascladiol。此外，计算机模拟点突变分析揭示了多个对LmSDR介导PAT降解至关重要的残基，为理性设计LmSDR及其他PAT降解型SDR酶提供了理论基础。

LmSDR在酸性pH条件下的高效活性表明，该酶特别适合应用于酸性食品体系的生物催化过程。计算机辅助研究方法不仅阐明了LmSDR的质子转移机制，也为其他PAT降解SDR酶的功能解析提供了理论框架。