在自然界中，单萜化合物以其高度多样性和独特的医疗及工业价值，引起了科学界的广泛关注。众所周知，单萜化合物是由单萜合酶（Monoterpene Synthases，MTS）经过一系列复杂立体化学步骤而合成，涉及多重碳正离子级联反应。然而，由于缺乏明确的氨基酸序列-蛋白结构-催化功能之间的关联关系，MTS的产物特异性催化机理仍待解析。

近日，西北工业大学王文教授团队和中国科学院天津工业生物研究所江会锋研究员团队在MTS的产物特异性催化机理方面取得了突破性进展。通过深入研究13种龙脑香物种基因组的萜类合酶，共筛选出38种可产生不同单萜化合物的MTS。通过聚焦具有不同单萜产物谱的四种MTS，并分析了无环、单环和双环单萜化合物在MTS中的形成机制，揭示了单氨基酸的突变足以改变MTS的产物特异性。分子动力学分析结果进一步显示，这是由于突变改变了活性腔的形状和碳正离子中间体的稳定性之间的协同效应，解析了MTS序列多样性与复杂化学产品之间的进化关系，最终获得可合成不同种类及不同含量比例的单萜的酶数据库。未来，研究人员可以根据具体需求设计和优化MTS，从而在单萜生物制造中实现更高效、更环保的生产。

该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助，相关研究成果发表在Synthetic and Systems Biotechnology。西北工业大学博士逯晓云为该论文第一作者，西北工业大学博士田尊哲、天津工业生物所博士白杰为共同第一作者，西北工业大学王文教授、天津工业生物所江会锋研究员为论文的共同通讯作者。

论文链接

单萜合成途径及MTS功能鉴定