八異戊二烯焦磷酸合成酶 (Octaprenyl pyrophosphate synthase, OPPs) 催化法尼基焦磷酸 (FPP) 和5個(gè)異戊二烯焦磷酸 (IPP) 進(jìn)行連續(xù)的縮合反應(yīng)，生成C40的長(zhǎng)鏈產(chǎn)物(八聚異戊二烯焦磷酸；OPP)，OPP是組成輔酶Q和維生素K2類的側(cè)鏈，前者在呼吸鏈的電子傳遞中發(fā)揮了重要的作用。
中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所郭瑞庭研究組研究的反式-異戊二烯焦磷酸合成酶 (OPPs)來(lái)源于大腸桿菌Escherichia coli，OPPs含有323個(gè)氨基酸。該研究解析了OPPs的空結(jié)構(gòu) (apo-form) 和底物IPP、FPP的類似物FsPP的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，晶體分辨率為2.20到2.60 Å，研究揭示了底物和酶之間精細(xì)的作用關(guān)系。酶蛋白中的M123和M135兩個(gè)氨基酸擋住了活性位點(diǎn)通道的底端，在定點(diǎn)突變的研究中，確定了這兩個(gè)氨基酸是決定底物生成長(zhǎng)度的關(guān)鍵氨基酸，薄膜色層分析法(TLC)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果將這兩個(gè)氨基酸都突變成較小的氨基酸(M123A/M135A)，突變的酶蛋白將能合成更長(zhǎng)的產(chǎn)物C55。
該研究揭示了第一個(gè)長(zhǎng)鏈反式-異戊二烯焦磷酸合成酶和底物的晶體結(jié)構(gòu)，為此酶催化機(jī)理和長(zhǎng)鏈產(chǎn)物的合成調(diào)控機(jī)理提供了重要的參考信息，相關(guān)研究結(jié)果已被Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics接收。天津工生所助理研究員韓旭為該文第一作者。該研究項(xiàng)目獲得工業(yè)酶國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、“973”項(xiàng)目及天津市專項(xiàng)的支持。
大腸桿菌八異戊二烯焦磷酸合成酶的復(fù)合體結(jié)構(gòu)
