科技日報北京3月20日電 (記者瞿劍)據(jù)中國農(nóng)科院最新消息，該院生物技術(shù)研究所徐玉泉研究組與美國亞利桑那大學(xué)伊斯萬·莫納(Istvan Molnar)教授團隊合作，在真菌氧甲基轉(zhuǎn)移酶的理性設(shè)計和結(jié)構(gòu)改造上取得突破，成功開發(fā)出一種能夠定向改造氧甲基化生物催化元件的技術(shù)，用于藥物的工程化生物合成以及定向提質(zhì)增效前景廣闊。相關(guān)成果在線發(fā)表于《美國化學(xué)會志(Journal of the American Chemical Society)》。

徐玉泉研究組介紹，醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品添加劑等都是生活、生產(chǎn)中常見的藥物。藥物分子結(jié)構(gòu)決定著它們的理化性質(zhì)和藥理活性，研究發(fā)現(xiàn)，小分子藥物結(jié)構(gòu)上一個基團的變化，比如不同位點的甲基化，類似氣象、生態(tài)系統(tǒng)中的“蝴蝶效應(yīng)”，會使藥物活性發(fā)生巨大變化。而與化學(xué)合成法相比，基于酶的生物催化技術(shù)具有簡易高效、節(jié)能環(huán)保、選擇性專一等優(yōu)點。因此，解析藥物結(jié)構(gòu)變化中“蝴蝶效應(yīng)”的發(fā)生機理并且掌握這種改造技術(shù)，對藥物創(chuàng)制以及藥物分子的定向改良具有重要意義。

該研究以兩種真菌氧甲基轉(zhuǎn)移酶LtOMT和HsOMT為研究對象，利用蛋白質(zhì)同源建模等技術(shù)解析出二者在催化位點上產(chǎn)生差異的分子機制。隨后，通過多肽片段交換和氨基酸定點突變等手段理性設(shè)計、合理改造LtOMT的結(jié)構(gòu)，重塑其催化位點，成功開發(fā)出一種能夠定向改造氧甲基化生物催化元件的技術(shù)。應(yīng)用改造后的LtOMT，在多種多酚類藥物先導(dǎo)化合物上實現(xiàn)了氧甲基化修飾方式的改變，改善了這些小分子的理化性質(zhì)。

該研究組表示，基于多組學(xué)和大數(shù)據(jù)資源，可以進行生物催化元件的大量挖掘，利用合成生物學(xué)技術(shù)理性設(shè)計這些元件，是實現(xiàn)藥物先導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一條全新技術(shù)路線，已經(jīng)成為新型藥物開發(fā)的發(fā)展方向之一。

關(guān)鍵詞： 蝴蝶效應(yīng)