天津工业生物所八异戊二烯焦磷酸合成酶和其底物复合体结构研究取得进展

大肠杆菌八异戊二烯焦磷酸合成酶的复合体结构

八异戊二烯焦磷酸合成酶 (Octaprenyl pyrophosphate synthase, OPPs) 催化法尼基焦磷酸 (FPP) 和5个异戊二烯焦磷酸 (IPP) 进行连续的缩合反应，生成C40的长链产物(八聚异戊二烯焦磷酸；OPP)，OPP是组成辅酶Q和维生素K2类的侧链，前者在呼吸链的电子传递中发挥了重要的作用。 

中科院天津工业生物技术研究所郭瑞庭研究组研究的反式-异戊二烯焦磷酸合成酶 (OPPs)来源于大肠杆菌Escherichia coli，OPPs含有323个氨基酸。本研究解析了OPPs的空结构 (apo-form) 和底物IPP、FPP的类似物FsPP的复合体结构，晶体分辨率为2.20到2.60 Å，研究揭示了底物和酶之间精细的作用关系。酶蛋白中的M123和M135两个氨基酸挡住了活性位点通道的底端，在定点突变的研究中，确定了这两个氨基酸是决定底物生成长度的关键氨基酸，薄膜色层分析法(TLC)的实验结果表明，如果将这两个氨基酸都突变成较小的氨基酸(M123A/M135A)，突变的酶蛋白将能合成更长的产物C55。 

该研究揭示了第一个长链反式-异戊二烯焦磷酸合成酶和底物的晶体结构，为此酶催化机理和长链产物的合成调控机理提供了重要的参考信息，相关研究结果已被Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics接收。本所助理研究员韩旭为该文第一作者。该研究项目获得工业酶国家工程实验室、973项目及天津市专项的支持。