袁曙光研究團(tuán)隊揭示賽普霉素脫羧酶 CypD 的底物結(jié)合鉗運動模式

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院計算機(jī)輔助藥物設(shè)計中心袁曙光研究團(tuán)隊主導(dǎo)的研究在 CypD 的分子識別過程取得進(jìn)展。相應(yīng)成果為“Liu L, Chan S, Mo TL, et al.Movements of the substrate-binding clamp of Cypemycin decarboxylase CypD [J].Journal of Chemical Information and Modeling, 2019, 59: 2924-2929(霉素脫羧酶 CypD 的底物結(jié)合鉗的運動)”。

親環(huán)蛋白 CypD 具有氨基脯氨酸順反異構(gòu)酶活性，能催化 Xaa-Pro 之間肽鍵的順反異構(gòu)反應(yīng)(Xaa 表示任一氨基酸)。當(dāng)與天然配體 CSA 結(jié)合時，CypD 的順反異構(gòu)酶活性將被抑制，且與ANT 的結(jié)合也會受阻，這影響 MPTP 的開放。以 CypD 為藥物靶標(biāo)設(shè)計篩選出的 CypD 抑制劑可用于受損時細(xì)胞凋亡及壞死的抑制、外周器官缺血/再灌注損傷的抑制等。由于 CypD 的活性口袋寬敞扁平，即使和大分子多肽配體 CSA 的結(jié)合也不能使其構(gòu)象出現(xiàn)明顯變化，故篩選相應(yīng)小分子化合物抑制劑存在一定挑戰(zhàn)。

該研究通過計算和生化分析相結(jié)合的方法對 CypD 的分子識別過程進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，CypD 的底物結(jié)合鉗經(jīng)歷劇烈的波動，介導(dǎo)底物進(jìn)入催化口袋并從中釋放。廣泛的分子動力學(xué)模擬和傅里葉變換紅外分析表明，底物的結(jié)合誘導(dǎo)了酶的實質(zhì)性結(jié)構(gòu)變化，將底物結(jié)合鉗從無規(guī)環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)榘瑑蓚€β片和一個β轉(zhuǎn)角的更有序結(jié)構(gòu)(此結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定)。其中，Arg159鳥嘌呤和底物的 Cys 羧酸鹽之間的鹽橋在介導(dǎo)底物結(jié)合中起重要作用，而疏水相互作用在此過程中也很重要。

該研究可為了解 CypD 和其他黃素依賴性半胱氨酸脫羧酶提供重要的機(jī)理見解，并可有助于含 AviCys 的 RiPPs 的未來生物合成和生物工程研究。

底物誘導(dǎo)的 CypD 二級結(jié)構(gòu)變化