根据莱斯大学的科学家的说法，一种小的真菌酶可以在简化药物的开发和制造方面发挥重要作用。
莱斯化学和生物分子工程师 Xue Sherry Gao 实验室及其合作者在鉴定出一种称为 CtdE 的生物催化剂是控制原生真菌宿主产生的化合物的手性(左旋或右旋)的自然机制后，分离出了一种生物催化剂。
开放获取研究发表在Nature Communications 上。
两个手性的东西，就像手一样，结构相似，但不能完全重叠。Gao 说，由于该特性对于设计与其靶标正确结合的药物很重要，因此非常需要实现 100% 正确手性的能力。
“这很重要，因为如果药物具有错误的立体化学(三维手性)，即使平面化学结构相同，它也可能成为人类的毒药，”她说。
高说，就像手性物体中的“左”或“右”取向一样，所谓的 3S 或 3R 取向是由分子的立体中心决定的，即分子各部分之间的单原子连接。
但是，虽然大自然可以轻松处理这个过程，但选择性合成立体中心对化学家来说是一个挑战。直到现在，自然界控制分子是否具有 3S 或 3R 取向的能力背后的整个机制一直被隐藏起来。
了解它在真菌中的作用并分析其结构可以为科学家，尤其是那些设计药物的科学家提供一种新的化学合成工具。
该研究的重点是一种被称为 21R-citrinadin A 的生物活性天然产物，它于 2004 年在柑橘青霉的海洋衍生真菌菌株中发现，对小鼠的白血病和人类肺癌细胞具有毒性。
“21R-citrinadin A 是一种非常复杂的分子，有八个立体中心，”高说。“在某种程度上，这篇论文强调了大自然如何使用酶以如此精确的方式合成复杂的分子。八个不同的立体中心需要控制很多。”
她说该分子包含一个“非常有趣”的 3S 螺环吲哚环。“大自然会产生其他几种具有类似螺吲哚药效团的化学物质，”高说。“然而，我们非常好奇它们中的一些含有 3R 螺环吲哚环，与柑橘苷中的 3S 相反。
“负责表达这种小分子的所有基因都聚集在这些真菌中，所以首先我们找到了基因簇，然后单独观察每个基因，看看哪个基因可能对催化特定化学转化最重要，”她说。
“一旦找到，我们就可以将这个基因从真菌中取出，放回用户友好的宿主大肠杆菌中，然后使用蛋白质纯化技术在试管中分离并测试其功能，”高说。 .“通过在真菌之外做所有事情，我们可以确定只有一种酶可以执行这一功能。”
修饰的大肠杆菌大量表达 CtdE 蛋白。当随后用于化学转化时，CtdE 全面催化了所需的 3S 立体选择性。“螺环吲哚已经很难合成了，”她说。“我们的目标是了解酶如何控制这种特定的 3S 立体化学的机制。”
Gao 说，生物信息学分析、X 射线晶体学和实验证实，CtdE 仅负责催化 3S 立体选择性。(已知另一种酶 PhqK 可以催化 3R 定向。)“拥有一组能够精确控制立体化学的两种酶，最终将改善药物生产中的合成，”她说。
高指出，因为 CtdE 在室温下工作，它也有助于保持化学“绿色”。“希望这些生物催化剂能够以更环保的方式催化化学反应，”她说。
莱斯大学的博士后研究员刘志文和赵芳龙以及贝勒医学院的研究生赵博阳是该论文的共同主要作者。
