文章信息
文章題目：Chanoclavine synthase operates by an NADPH-independent superoxide mechanism
期刊：Nature
發(fā)表時間：2025年3月5日
主要內(nèi)容：中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所高書山團隊與杭州師范大學/湖北大學郭瑞庭團隊等合作在Nature上在線發(fā)表了題為 Chanoclavine synthase operates by an NADPH independent superoxide mechanism 的科研論文。該研究以參與麥角生物堿生物合成、O2依賴性過氧化氫酶EasC為研究對象，通過冷凍電鏡解析了其獨特的底物結(jié)合模式，利用大量生化與波譜學實驗表征了整個O2激活途徑的電子傳遞和氧原子同化反應原理，揭示了一種利用活性氧超氧陰離子催化天然藥物分子的生物合成機制，對理解包括過氧化氫酶在內(nèi)的血紅素酶催化機制具有重要理論突破。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08670-3
使用TransGen產(chǎn)品：
Fast定點突變試劑盒 (FM111)
? BL21(DE3) Chemically Competent Cell
BL21(DE3) 感受態(tài)細胞 (CD601)
研究背景
麥角生物堿是從麥角菌中提取的天然毒素，其四并環(huán)骨架是關鍵的藥效團，但C環(huán)的生物合成機制一直是個未解之謎。傳統(tǒng)理論認為氧化還原酶EasE與過氧化氫酶EasC共同參與C環(huán)形成，但2019年高書山團隊發(fā)現(xiàn)EasC單酶即可催化該過程，并鑒定出關鍵中間體pre-chanoclavine（PCC）。研究表明，EasC突破傳統(tǒng)過氧化氫酶分解H?O?的機制，直接利用O?催化PCC發(fā)生脫羧、環(huán)化和羥基化反應，且無需NADPH等還原劑輔助，揭示了一種新型的血紅素酶氧活化機制。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)過氧化氫酶與P450酶的催化理論，為探索非依賴H?O?或NADPH的氧原子同化途徑提供了重要線索。
文章概述
研究團隊通過解析麥角菌來源的EasCcf及其底物PCC復合物的高分辨率冷凍電鏡結(jié)構（2.64 ?和2.33 ?），發(fā)現(xiàn)該酶具有典型過氧化氫酶折疊特征，但底物PCC結(jié)合于NADPH口袋而非血紅素口袋，且兩活性位點間距達20.6 ?。結(jié)構分析表明，血紅素主通道狹窄（最窄1.42 ?），而Caver3.03模擬揭示兩口袋間存在11.6 ?的活性氧傳遞通道。結(jié)合生化實驗證實，NADPH并非電子供體，而是通過穩(wěn)定蛋白構象加速反應；Stopped-flow光譜和EPR譜捕獲到Fe(III)-O???（Compound III）過渡態(tài)，表明底物PCC直接向血紅素鐵傳遞電子，且該過程依賴氧氣參與。研究進一步提出EasCcf的“超氧陰離子反應機制”：1）底物PCC的電子轉(zhuǎn)移與氧氣結(jié)合形成Fe(III)-O???；2）O???經(jīng)通道傳遞至底物口袋；3）超氧陰離子直接催化PCC氧化環(huán)化，完成麥角堿C環(huán)合成?；钚匝跻种茖嶒?、18O標記競爭實驗及定點突變驗證均支持該機制。此研究首次揭示了過氧化氫酶通過O?活化為超氧陰離子（而非傳統(tǒng)鐵-氧復合物）催化的新模式，突破了H?O?依賴性酶的傳統(tǒng)認知，為血紅素酶的催化多樣性及麥角生物堿合成機制提供了全新理論框架。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學研究的利器。全式金生物的Fast定點突變試劑盒 (FM111) 和 BL21(DE3) 感受態(tài)細胞 (CD601) 助力本研究。產(chǎn)品自上市以來，深受客戶青睞，多次榮登Science、Cell、Nature等知名期刊，助力科學研究。
Fast Mutagenesis System
Fast定點突變試劑盒 (FM111)
本產(chǎn)品以甲基化的質(zhì)粒為模板，采用部分重疊引物 (均含突變點) 設計，使用2×TransStart? FastPfu Fly PCR SuperMix擴增，擴增產(chǎn)物用DMT限制性內(nèi)切酶消化甲基化質(zhì)粒模板后，轉(zhuǎn)化具有降解甲基化質(zhì)粒模板的感受態(tài)細胞。
產(chǎn)品特點
? 由于采用部分重疊引物（均含突變點）設計，使PCR呈指數(shù)擴增， 擴增產(chǎn)物凝膠電泳可見，擴增產(chǎn)物為環(huán)狀，易于轉(zhuǎn)化。
? 使用2×TransStart? FastPfu Fly PCR SuperMix擴增，縮短了擴增時間，同時提高了擴增的保真性。
? 利用體外限制性內(nèi)切酶和體內(nèi)感受態(tài)細胞降解甲基化質(zhì)粒模板，突變效率更高，對照突變效率高達90%。
BL21(DE3) Chemically Competent Cell
BL21(DE3) 感受態(tài)細胞 (CD601)
本產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制作，可用于DNA的化學轉(zhuǎn)化。使用pUC19質(zhì)粒DNA檢測，轉(zhuǎn)化效率高達107 cfu/μg DNA。使用Control Plasmid I (Amp+)用于檢測細胞是否具有表達功能，表達蛋白大小為25 kDa。
產(chǎn)品特點
? 該菌株用于T7 RNA聚合酶為表達系統(tǒng)的高效外源基因的蛋白表達宿主，T7噬菌體RNA聚合酶基因的表達受控于λ噬菌體DE3區(qū)的lacUV5啟動子，該區(qū)整合于BL21的染色體上。
? 該菌株適合于非毒性蛋白的表達。
全式金生物的產(chǎn)品再度亮相Nature期刊，不僅是對全式金生物產(chǎn)品卓越品質(zhì)與雄厚實力的有力見證，更是生動展現(xiàn)了全式金生物長期秉持的“品質(zhì)高于一切，精品服務客戶”核心理念。一直以來，全式金生物憑借對品質(zhì)的執(zhí)著追求和對創(chuàng)新的不懈探索，其產(chǎn)品已成為眾多科研工作者信賴的得力助手。展望未來，我們將持續(xù)推出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，期望攜手更多科研領域的杰出人才，共同攀登科學高峰，書寫科研創(chuàng)新的輝煌篇章。
使用Fast Mutagenesis System（FM111）產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Chen C C, Yu Z P, Liu Z W, et al. Chanoclavine synthase operates by an NADPH-independent superoxide mechanism[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)
? Zeng Y, Zhang H W, Wu X X, et al. Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination[J]. Nature, 2024.(IF 50.5)
? Chen K, Sun W, Zhong M, et al. Single-molecule assay guided crRNA optimization enhances specific microRNA detection by CRISPR-Cas12a[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2024.(IF 8.0)
? Yu C, Xu H, Jiang S, et al. IL-18 signaling is regulated by caspase 6/8 and IL-18BP in turbot (Scophthalmus maximus)[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2024.(IF 7.7)
? Liu X, Liu Z, Wu Z, et al. Resurrection of endogenous retroviruses during aging reinforces senescence[J]. Cell, 2023. (IF 45.5)
? Yu Y, Tang W, Lin W, et al. ABLs and TMKs are co-receptors for extracellular auxin[J]. Cell, 2023.(IF 45.5)
? Wang K, Zhang Z, Hang J, et al. Microbial-host-isozyme analyses reveal microbial DPP4 as a potential antidiabetic target[J]. Science, 2023.(IF 44.7)
? Huang K, Wu X X, Fang C L, et al. Pol IV and RDR2: a two-RNA-polymerase machine that produces double-stranded RNA[J]. Science, 2021.(IF 44.7)
? Tian Y, Chen Z H, Wu P, et al. MIR497HG‐Derived miR‐195 and miR‐497 Mediate Tamoxifen Resistance via PI3K/AKT Signaling in Breast Cancer[J]. Advanced Science, 2023. (IF 14.3)
? Wang X, Wang Y, Cao A, et al. Development of cyclopeptide inhibitors of cGAS targeting protein-DNA interaction and phase separation[J]. Nature Communications, 2023.(IF 14.7)
? Shi C, Yang X, Hou Y, et al. USP15 promotes cGAS activation through deubiquitylation and liquid condensation[J]. Nucleic Acids Research, 2022.(IF 16.6)
? You L, Shi J, Shen L, et al. Structural basis for transcription antitermination at bacterial intrinsic terminator[J]. Nature communications, 2019.(IF 14.7)
使用BL21(DE3) Chemically Competent Cell (CD601) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Chen C C, Yu Z P, Liu Z W, et al. Chanoclavine synthase operates by an NADPH-independent superoxide mechanism[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)
? Wu K M, Xu Q H, Liu Y Q, et al. Neuronal FAM171A2 mediates a-synuclein fibril uptake and drives Parkinson’s disease [J]. Science, 2025.(IF 44.7)
? Lu P, Cheng Y, Xue L, et al. Selective degradation of multimeric proteins by TRIM21-based molecular glue and PROTAC degraders[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Li H L, Zhang Y, Rao G, et al. Rift Valley fever virus coordinates the assembly of a programmable E3 ligase to promote viral replication[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Hu Q, Liu H, He Y, et al. Regulatory mechanisms of strigolactone perception in rice[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)
? Lan Z, Song Z, Wang Z, et al. Antagonistic RALF peptides control an intergeneric hybridization barrier on Brassicaceae stigmas[J]. Cell, 2023.(IF 45.5)
? Li X, Zhang Y, Xu L, et al. Ultrasensitive sensors reveal the spatiotemporal landscape of lactate metabolism in physiology and disease[J]. Cell Metabolism, 2023.(IF 27.7)
? Yang C, Wang Z, Kang Y, et al. Stress granule homeostasis is modulated by TRIM21-mediated ubiquitination of G3BP1 and autophagy-dependent elimination of stress granules[J]. Autophagy, 2023.(IF 14.6)
? Wang D, Xu C, Yang W, et al. E3 ligase RNF167 and deubiquitinase STAMBPL1 modulate mTOR and cancer progression[J]. Molecular cell, 2022.(IF 14.5)
? Chen Y G, Li D S, Ling Y, et al. A cryptic plant terpene cyclase producing unconventional 18‐and 14‐membered macrocyclic C25 and C20 terpenoids with immunosuppressive activity[J]. Angewandte Chemie, 2021.(IF 16.1)
