近日，中国海洋大学医药学院李文利课题组在酰基转移酶分子机制研究领域取得重要进展，成果以题为“Structural Basis of Specificity for Carboxyl-terminated Acyl Donors in A Bacterial Acyltransferase”（《细菌酰基转移酶特异性选择具有羧基末端酰基供体的分子基础》）发表于J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.0c07331。

酰基基团是许多活性天然产物的药效基团，催化酰基组装的转移酶因其宽泛的底物选择性成为药物研发中化合物结构多样性研究的重要工具酶，但目前对于其底物选择性的分子机制研究报道较少。二十四元大环内酯类抗生素Macrolactins（MLNs）有多种药理学活性，其中带有丙二酰基修饰和琥珀酰基修饰的MLNs对多种多重耐药菌具有良好的抑制作用，然而其酰基化后修饰机制尚不清楚。

该研究采用体内遗传学、体外酶学、蛋白晶体学等手段，以海洋芽孢杆菌B-9987为研究对象，首次系统阐明了MLNs酰基化后修饰步骤，发现β-内酰胺酶同源蛋白BmmI能够特异性选择带有羧基末端的酰基供体，并对酰基供体和酰基受体显示出较宽的底物选择性。为了探究BmmI的底物选择分子机制，作者解析了BmmI与琥珀酰基共价连接的蛋白质结构，发现一个特殊的“氧阴离子穴”类似结构扮演了酰基供体gatekeeper的角色，通过设计“粗调”和“微调”方案对该“氧阴离子穴”结构进行了理性改造，成功拓宽了BmmI酰基供体选择性。该研究还解析了BmmI与MLN A的复合物蛋白质结构，揭示了酰基受体的结合方式，阐明了BmmI催化酰基化反应的分子机制。该研究系统阐释了酰基转移酶底物选择性的分子机制，为酶的理性设计与改造提供了理论指导，也为创新药物研发提供了有力工具。（来源：中国海洋大学）