新酶可以帮助抗癌药物开发

我们用于治疗癌症和传染病的许多药物都是 — 或源自 —天然产物，但很难确切地知道大自然是如何组装它们的。

莱斯大学化学工程师薛高和她的团队沿着大自然的脚步，绘制出了海洋真菌 用来生产 21R-柑橘素 A(一种具有抗癌特性的复杂分子)的 全系列酶驱动反应。

根据 发表在《化学会杂志》上的研究，在这个过程中，高和她的合作者发现了一种新的酶 CtdY，它是已知的唯一一种能够破坏酰胺键的酶。

“CtdY 属于细胞色素 P450酶大家族 ，具有多种不同的功能，目前正在研究其在工业和制药环境中的潜在用途，”Gao 说。“然而，迄今为止记录的 P450 都不能破坏酰胺键。

“所有蛋白质中都存在酰胺键——它们是将氨基酸连接在一起的键。这是一种基本的、非常稳定的债券类型。”

该酶裂解酰胺键的能力可能使其成为创造新药的有用工具。

“CtdY 能够做到这一点是非常了不起的，”该研究的主要作者之一、高实验室的博士后研究员 Qiuyue Nie 说。“它为制药行业带来了巨大的希望，”她说。

这种酶之所以引人注目，不仅因为它可以破坏高度稳定的键，还因为它可以破坏非常复杂的分子结构。

“你想要维持这个结构的其余部分，只想打破这个单一的、难以打破的纽带——这是一个非常具体和困难的任务，”高说。

一旦 CtdY 破坏了具有圆形 3D 结构的酰胺键，一组其他七种酶就会介入以完成 21R-citrinadin A 分子的组装。

“一旦打开环，所有其他酶都能够进行氧化并以高度精确的方式安装氧-氢基团，”高说。“这就像 CtdY 将圣诞树带回家，然后这些其他酶聚集在一起装饰它。”

莱斯大学博士后 Shuai Liu 表示，高实验室多年来一直致力于揭示 21R-citrinadin A 化合物生产的所有步骤，该化合物已被证明可有效对抗大鼠白血病和人类咽喉癌细胞研究员，该研究的主要合著者。

新发现的酶是高实验室发现的几种酶之一，它可以发挥独特的催化功能，例如控制手性 和促进第尔斯-阿尔德反应。

“这确实是一个完整的故事，”高说。“我们利用基因敲除、异源表达、诱变 研究、酶学 等方法解决了 该化合物生物合成中的几乎每一个步骤。超过 20 种酶组装并协调产生该分子。我发现酶以这种方式协同工作来产生这种奇妙的复杂分子是很有趣的。”

高是莱斯大学 TN 法化学和生物分子工程助理教授以及生物工程和化学助理教授。

国立卫生研究院 (R35GM138207) 和罗伯特·韦尔奇基金会 (C-1952) 支持这项研究。