據(jù)中國農業(yè)科學院最新消息，該院生物技術研究所徐玉泉研究組與美國亞利桑那大學伊斯萬·莫納（Istvan Molnar）教授團隊合作，在真菌氧甲基轉移酶的理性設計和結構改造上取得突破，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，用于藥物的工程化生物合成以及定向提質增效前景廣闊。相關成果在線發(fā)表于《美國化學會志（Journal of the American Chemical Society）》。
徐玉泉研究組介紹，醫(yī)藥、農藥、食品添加劑等都是生活、生產中常見的藥物。藥物分子結構決定著它們的理化性質和藥理活性，研究發(fā)現(xiàn)，小分子藥物結構上一個基團的變化，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”，會使藥物活性發(fā)生巨大變化。而與化學合成法相比，基于酶的生物催化技術具有簡易高效、節(jié)能環(huán)保、選擇性專一等優(yōu)點。因此，解析藥物結構變化中“蝴蝶效應”的發(fā)生機理并且掌握這種改造技術，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移酶LtOMT和HsOMT為研究對象，利用蛋白質同源建模等技術解析出二者在催化位點上產生差異的分子機制。隨后，通過多肽片段交換和氨基酸定點突變等手段理性設計、合理改造LtOMT的結構，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。應用改造后的LtOMT，在多種多酚類藥物先導化合物上實現(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。
該研究組表示，基于多組學和大數(shù)據(jù)資源，可以進行生物催化元件的大量挖掘，利用合成生物學技術理性設計這些元件，是實現(xiàn)藥物先導化合物結構優(yōu)化的一條全新技術路線，已經成為新型藥物開發(fā)的發(fā)展方向之一。
