文章信息
文章題目：Chanoclavine synthase operates by an NADPH-independent superoxide mechanism
期刊：Nature
發(fā)表時(shí)間：2025年3月5日
主要內(nèi)容：中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所高書山團(tuán)隊(duì)與杭州師范大學(xué)/湖北大學(xué)郭瑞庭團(tuán)隊(duì)等合作在Nature上在線發(fā)表了題為 Chanoclavine synthase operates by an NADPH independent superoxide mechanism 的科研論文。該研究以參與麥角生物堿生物合成、O2依賴性過(guò)氧化氫酶EasC為研究對(duì)象，通過(guò)冷凍電鏡解析了其獨(dú)特的底物結(jié)合模式，利用大量生化與波譜學(xué)實(shí)驗(yàn)表征了整個(gè)O2激活途徑的電子傳遞和氧原子同化反應(yīng)原理，揭示了一種利用活性氧超氧陰離子催化天然藥物分子的生物合成機(jī)制，對(duì)理解包括過(guò)氧化氫酶在內(nèi)的血紅素酶催化機(jī)制具有重要理論突破。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08670-3
使用TransGen產(chǎn)品：
Fast定點(diǎn)突變?cè)噭┖?nbsp;(FM111)
? BL21(DE3) Chemically Competent Cell
BL21(DE3) 感受態(tài)細(xì)胞 (CD601)
研究背景
麥角生物堿是從麥角菌中提取的天然毒素，其四并環(huán)骨架是關(guān)鍵的藥效團(tuán)，但C環(huán)的生物合成機(jī)制一直是個(gè)未解之謎。傳統(tǒng)理論認(rèn)為氧化還原酶EasE與過(guò)氧化氫酶EasC共同參與C環(huán)形成，但2019年高書山團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)EasC單酶即可催化該過(guò)程，并鑒定出關(guān)鍵中間體pre-chanoclavine（PCC）。研究表明，EasC突破傳統(tǒng)過(guò)氧化氫酶分解H?O?的機(jī)制，直接利用O?催化PCC發(fā)生脫羧、環(huán)化和羥基化反應(yīng)，且無(wú)需NADPH等還原劑輔助，揭示了一種新型的血紅素酶氧活化機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)過(guò)氧化氫酶與P450酶的催化理論，為探索非依賴H?O?或NADPH的氧原子同化途徑提供了重要線索。
文章概述
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)解析麥角菌來(lái)源的EasCcf及其底物PCC復(fù)合物的高分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（2.64 ?和2.33 ?），發(fā)現(xiàn)該酶具有典型過(guò)氧化氫酶折疊特征，但底物PCC結(jié)合于NADPH口袋而非血紅素口袋，且兩活性位點(diǎn)間距達(dá)20.6 ?。結(jié)構(gòu)分析表明，血紅素主通道狹窄（最窄1.42 ?），而Caver3.03模擬揭示兩口袋間存在11.6 ?的活性氧傳遞通道。結(jié)合生化實(shí)驗(yàn)證實(shí)，NADPH并非電子供體，而是通過(guò)穩(wěn)定蛋白構(gòu)象加速反應(yīng)；Stopped-flow光譜和EPR譜捕獲到Fe(III)-O???（Compound III）過(guò)渡態(tài)，表明底物PCC直接向血紅素鐵傳遞電子，且該過(guò)程依賴氧氣參與。研究進(jìn)一步提出EasCcf的“超氧陰離子反應(yīng)機(jī)制”：1）底物PCC的電子轉(zhuǎn)移與氧氣結(jié)合形成Fe(III)-O???；2）O???經(jīng)通道傳遞至底物口袋；3）超氧陰離子直接催化PCC氧化環(huán)化，完成麥角堿C環(huán)合成。活性氧抑制實(shí)驗(yàn)、18O標(biāo)記競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)及定點(diǎn)突變驗(yàn)證均支持該機(jī)制。此研究首次揭示了過(guò)氧化氫酶通過(guò)O?活化為超氧陰離子（而非傳統(tǒng)鐵-氧復(fù)合物）催化的新模式，突破了H?O?依賴性酶的傳統(tǒng)認(rèn)知，為血紅素酶的催化多樣性及麥角生物堿合成機(jī)制提供了全新理論框架。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物的Fast定點(diǎn)突變?cè)噭┖?(FM111) 和 BL21(DE3) 感受態(tài)細(xì)胞 (CD601) 助力本研究。產(chǎn)品自上市以來(lái)，深受客戶青睞，多次榮登Science、Cell、Nature等知名期刊，助力科學(xué)研究。
Fast Mutagenesis System
Fast定點(diǎn)突變?cè)噭┖?nbsp;(FM111)
本產(chǎn)品以甲基化的質(zhì)粒為模板，采用部分重疊引物 (均含突變點(diǎn)) 設(shè)計(jì)，使用2×TransStart? FastPfu Fly PCR SuperMix擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物用DMT限制性內(nèi)切酶消化甲基化質(zhì)粒模板后，轉(zhuǎn)化具有降解甲基化質(zhì)粒模板的感受態(tài)細(xì)胞。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 由于采用部分重疊引物（均含突變點(diǎn)）設(shè)計(jì)，使PCR呈指數(shù)擴(kuò)增， 擴(kuò)增產(chǎn)物凝膠電泳可見，擴(kuò)增產(chǎn)物為環(huán)狀，易于轉(zhuǎn)化。
? 使用2×TransStart? FastPfu Fly PCR SuperMix擴(kuò)增，縮短了擴(kuò)增時(shí)間，同時(shí)提高了擴(kuò)增的保真性。
? 利用體外限制性內(nèi)切酶和體內(nèi)感受態(tài)細(xì)胞降解甲基化質(zhì)粒模板，突變效率更高，對(duì)照突變效率高達(dá)90%。
BL21(DE3) Chemically Competent Cell
BL21(DE3) 感受態(tài)細(xì)胞 (CD601)
本產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制作，可用于DNA的化學(xué)轉(zhuǎn)化。使用pUC19質(zhì)粒DNA檢測(cè)，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)107 cfu/μg DNA。使用Control Plasmid I (Amp+)用于檢測(cè)細(xì)胞是否具有表達(dá)功能，表達(dá)蛋白大小為25 kDa。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 該菌株用于T7 RNA聚合酶為表達(dá)系統(tǒng)的高效外源基因的蛋白表達(dá)宿主，T7噬菌體RNA聚合酶基因的表達(dá)受控于λ噬菌體DE3區(qū)的lacUV5啟動(dòng)子，該區(qū)整合于BL21的染色體上。
? 該菌株適合于非毒性蛋白的表達(dá)。
全式金生物的產(chǎn)品再度亮相Nature期刊，不僅是對(duì)全式金生物產(chǎn)品卓越品質(zhì)與雄厚實(shí)力的有力見證，更是生動(dòng)展現(xiàn)了全式金生物長(zhǎng)期秉持的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶”核心理念。一直以來(lái)，全式金生物憑借對(duì)品質(zhì)的執(zhí)著追求和對(duì)創(chuàng)新的不懈探索，其產(chǎn)品已成為眾多科研工作者信賴的得力助手。展望未來(lái)，我們將持續(xù)推出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，期望攜手更多科研領(lǐng)域的杰出人才，共同攀登科學(xué)高峰，書寫科研創(chuàng)新的輝煌篇章。
使用Fast Mutagenesis System（FM111）產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Chen C C, Yu Z P, Liu Z W, et al. Chanoclavine synthase operates by an NADPH-independent superoxide mechanism[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)
? Zeng Y, Zhang H W, Wu X X, et al. Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination[J]. Nature, 2024.(IF 50.5)
? Chen K, Sun W, Zhong M, et al. Single-molecule assay guided crRNA optimization enhances specific microRNA detection by CRISPR-Cas12a[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2024.(IF 8.0)
? Yu C, Xu H, Jiang S, et al. IL-18 signaling is regulated by caspase 6/8 and IL-18BP in turbot (Scophthalmus maximus)[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2024.(IF 7.7)
? Liu X, Liu Z, Wu Z, et al. Resurrection of endogenous retroviruses during aging reinforces senescence[J]. Cell, 2023. (IF 45.5)
? Yu Y, Tang W, Lin W, et al. ABLs and TMKs are co-receptors for extracellular auxin[J]. Cell, 2023.(IF 45.5)
? Wang K, Zhang Z, Hang J, et al. Microbial-host-isozyme analyses reveal microbial DPP4 as a potential antidiabetic target[J]. Science, 2023.(IF 44.7)
? Huang K, Wu X X, Fang C L, et al. Pol IV and RDR2: a two-RNA-polymerase machine that produces double-stranded RNA[J]. Science, 2021.(IF 44.7)
? Tian Y, Chen Z H, Wu P, et al. MIR497HG‐Derived miR‐195 and miR‐497 Mediate Tamoxifen Resistance via PI3K/AKT Signaling in Breast Cancer[J]. Advanced Science, 2023. (IF 14.3)
? Wang X, Wang Y, Cao A, et al. Development of cyclopeptide inhibitors of cGAS targeting protein-DNA interaction and phase separation[J]. Nature Communications, 2023.(IF 14.7)
? Shi C, Yang X, Hou Y, et al. USP15 promotes cGAS activation through deubiquitylation and liquid condensation[J]. Nucleic Acids Research, 2022.(IF 16.6)
? You L, Shi J, Shen L, et al. Structural basis for transcription antitermination at bacterial intrinsic terminator[J]. Nature communications, 2019.(IF 14.7)
使用BL21(DE3) Chemically Competent Cell (CD601) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Chen C C, Yu Z P, Liu Z W, et al. Chanoclavine synthase operates by an NADPH-independent superoxide mechanism[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)
? Wu K M, Xu Q H, Liu Y Q, et al. Neuronal FAM171A2 mediates a-synuclein fibril uptake and drives Parkinson’s disease [J]. Science, 2025.(IF 44.7)
? Lu P, Cheng Y, Xue L, et al. Selective degradation of multimeric proteins by TRIM21-based molecular glue and PROTAC degraders[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Li H L, Zhang Y, Rao G, et al. Rift Valley fever virus coordinates the assembly of a programmable E3 ligase to promote viral replication[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Hu Q, Liu H, He Y, et al. Regulatory mechanisms of strigolactone perception in rice[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Lan Z, Song Z, Wang Z, et al. Antagonistic RALF peptides control an intergeneric hybridization barrier on Brassicaceae stigmas[J]. Cell, 2023.(IF 45.5)
? Li X, Zhang Y, Xu L, et al. Ultrasensitive sensors reveal the spatiotemporal landscape of lactate metabolism in physiology and disease[J]. Cell Metabolism, 2023.(IF 27.7)
? Yang C, Wang Z, Kang Y, et al. Stress granule homeostasis is modulated by TRIM21-mediated ubiquitination of G3BP1 and autophagy-dependent elimination of stress granules[J]. Autophagy, 2023.(IF 14.6)
? Wang D, Xu C, Yang W, et al. E3 ligase RNF167 and deubiquitinase STAMBPL1 modulate mTOR and cancer progression[J]. Molecular cell, 2022.(IF 14.5)
? Chen Y G, Li D S, Ling Y, et al. A cryptic plant terpene cyclase producing unconventional 18‐and 14‐membered macrocyclic C25 and C20 terpenoids with immunosuppressive activity[J]. Angewandte Chemie, 2021.(IF 16.1)
