异戊烯基类化合物广泛存在于自然界中，是一类重要的天然物质，广泛应用于医药，食品，饲料，化妆品等领域，具有巨大的应用潜力和市场前景，因此参与其生物合成的异戊烯基合成酶倍受科学家关注。目前，关于角鲨烯合成酶SQS及脱氢鲨烯合成酶CrtM的研究已有很多的相关报导，研究表明，这两类酶可以催化两个Farnesyl Diphosphate (FPP)反应生成角鲨烯或脱氢角鲨烯，再经过一系列后续反应生成甾醇类物质。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中存在有CrtM类似蛋白YisP，哈佛大学Roberto Kolter教授前期研究发现YisP蛋白的表达和生物膜的形成相关，但机理机制并不明确。
中科院天津工业生物所郭瑞庭研究组与美国伊利诺伊大学 Eric Oldfield 教授以及哈佛大学的Roberto Kolter教授在YisP蛋白催化机理上取得了突破性进展。合作团队通过X-光蛋白晶体衍射技术首次获得了YisP的晶体结构，并对其功能进行验证。研究发现，YisP与CrtM及SQS同样都是ε折叠结构，但是YisP口袋状结合区域大小仅为1022 Å3，远小于SaCrtM 的1594 Å3及SQS的1912 Å3，无法进行两分子FPP的加成反应，因此从结构角度上来讲，YisP并不能发挥与CrtM或SQS同样的催化功能。进一步通过酶活测定及TLC验证，发现YisP是一种二磷酸水解酶，能将FPP水解生成Farnesol，而Farnesol对于枯草芽孢杆菌生物膜的形成具有重要作用。本研究通过结构解析阐明了Yisp蛋白在枯草芽孢杆菌生物膜形成的生理过程中发挥作用的重要机制，是一个通过晶体结构解析反向推理反应机理的成功案例。
该项目获得863计划和973计划项目资助，相关研究成果发表在Chemistry＆Biology期刊。伊利诺伊大学冯欣欣、天津工业生物所郑迎迎副研究员和胡玉梅为本文共同第一作者。
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枯草芽孢杆菌YisP的结构及反应机理
