烯炔是有机合成，功能材料和药物化学中的重要官能团。生物活性分子和药物制剂中也常见1,3-烯炔部分，1,3-烯炔可以经历各种化学转化以产生碳-碳键，尤其在点击化学领域应用广泛。天然产物中炔类的生物合成已有文献报道(fig 1A，也可见文末相关烯炔的往期推荐：3, 4)，然而，酶如何催化形成1,3-烯炔仍然是一个难题。

Fig 1. (A) Structures of representative acetylenic NPs.

Fig 1. (B) examples of 1,3-enyne-containing cyclohexanoid terpenoids

本文对进行基因组测序，比较基因组分析，产物结构分析，生物信息学分析以及文献调研，搜索了包含异戊二烯基转移酶和VibMO1单加氧酶（此酶的生物合成相关内容详见往期推荐1，2）同源序列的基因簇，获得了一个候选基因簇aty。该簇含有编码UbiA异戊二烯基转移酶（atyB）、UbiH水杨酸羟化酶（atyG，与VibMO1的同一性/相似性为38％/56％），AtyH（同源基因可将L-苯丙氨酸转化为肉桂酸）、铜蛋白氧化酶AtyE、SDR家族蛋白AtyC和醛还原酶AtyD。

Fig 2. Identification of the aty gene cluster from Aspergillus sp. PSURSPG185.

为了验证该簇中剩余两个酶AtyI和AtyA的功能，研究人员将其在Saccharomyces cerevisiae strain BJ5464-NpgA（含有CytP450还原酶AtCPR）进行异源表达，同时共表达了两种潜在的上游酶AtyB和AtyH。不同组合方式的异源表达结果表明，从5到烯炔2的生物合成涉及两种酶：UbiA异戊二烯基转移酶和CytP450单加氧酶。

Fig 2. (B) LC-DAD-MS analysis of the extracts of S. cerevisiae.

为了证实AtyB的功能，研究人员从过表达酿酒酵母的atyB中制备了微粒体提取物（AtyB可能与膜结合）。将5和AtyB与DMAPP和镁离子一起孵育形成4，随后研究人员评估了具有不同链长的异戊烯基焦磷酸酯，发现AtyB可以将C10和C15异戊烯基长链接入到5。体外多底物竞争性实验表明，尽管AtyB可以转移较长链的聚戊二烯，但其更倾向于C5的DMAPP作为底物。结合系统发育分析，表明AtyB是一种少见的UbiA异戊二烯基转移酶，更倾向于转移短（C5）异戊二烯。

至此，本文提出AtyI首先从C-7烯丙基位置攫氢并形成中间体a（方案1A），7,8键旋转后，向C-9的自由基转移形成7,8顺丁烯自由基b。甲基末端的攫氢产生7,8-顺二烯A，之后AtyI将7,8-烯基氧化为炔烃，得到2。同时，本文也将参与转化的其它化合物的催化机制进行总结（方案1B），提出了化合物1完整的生物合成（方案2）。

综上，本文确定了1的生物合成基因簇，并表征了1生物合成中的两个关键酶，发现了具有双功能的P450单加氧酶，其首先催化异戊二烯链的脱氢反应生成顺式二烯中间体，然后显示乙炔酶活性产生炔烃部分。