上海科學家團隊讓解毒酶華麗轉身 它的作用可不僅僅是“清道夫”！

中國科學院分子植物科學卓越創新中心陳曉亞研究組開展的研究發現，糖代謝解毒酶能夠催化植物天然產物的芳香化。這一研究成果於北京時間昨天線上發表於《自然·化學生物學》雜誌。科研團隊介紹，這項研究揭示瞭解毒酶是一個豐富的、有待發掘的催化寶庫，可為合成生物學、環境修復和食品安全保障提供重要元件。

圖說：乙二醛酶I催化解毒反應和天然產物的芳香化反應 來源/中科院分子植物科學卓越創新中心

新特徵：解毒酶變身芳香化酶

人類生活在各種化合物組成的物質世界中，人體內也含有各種各樣的代謝產物，其中多數為生命所必須，但也有些成分對身體有害。解毒酶可以使有毒化合物轉化為低毒或無毒化合物，功能強大，是生物體必不可少的“清道夫”。糖代謝副產物甲基乙二醛具有較強的細胞毒性，生物中普遍存在相應的解毒酶系，其中乙二醛酶I在谷胱甘肽的輔助下，催化甲基乙二醛的水解脫毒。在人體中，這種酶與癌症、抑鬱症、糖尿病及其他老齡化疾病密切相關。

陳曉亞研究組首次發現不同物種的乙二醛酶I除了轉化甲基乙二醛，還能識別具有鄰羥基酮特徵結構的環狀化合物，導致底物芳香化形成苯環。由此發現了酶促芳香化反應的新機制，具有重要的應用價值。

進一步的研究表明，棉花SPG是一種特化的乙二醛酶I，雖然不再有轉化甲基乙二醛的活性，卻可以高效催化棉酚生物合成中間體的芳香化，且不需要輔因子參與。SPG從解毒酶變身為一類新的芳香化酶，代表了植物次生代謝途徑進化的一個新特徵。

新途徑：嘔吐毒素也能生物降解

嘔吐毒素及其醯基化衍生物3A-DON和15A-DON是最主要的真菌毒素之一，對小麥、玉米及其他穀物汙染十分嚴重，已被聯合國糧農組織和世界衛生組織確定為最危險的天然食品汙染物之一。採用生物學脫毒技術降解真菌毒素，具有綠色高效優勢。長期以來，科學家一直在尋找嘔吐毒素解毒酶。透過資料庫搜尋，陳曉亞研究組發現嘔吐毒素也具有鄰羥基酮功能團。體外酶活證明，棉花SPG能夠作用於3A-DON使之結構發生變化，顯著降低毒性。SPG為嘔吐毒素的生物降解開闢了新途徑。

棉花是重要的經濟作物，棉纖維是紡織工業的主要原料，棉籽含有豐富的蛋白質和脂肪，是重要的食物油和飼料來源。棉花合成並積累棉酚等具有細胞毒性的倍半萜成分，存在於棉籽及其他組織中，雖然為抵禦病蟲害所必須，但限制了棉籽的安全利用。本研究發現SPG可以高效催化棉酚生物合成中間體形成苯環，催化具有鄰位羰基酮結構化合物的芳香化，在芳香劑生物合成方面具有應用價值。

新民晚報記者 郜陽