環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物(Iridoids)是植物界中存在的一大類(lèi)特殊的單萜類(lèi)二次代謝產(chǎn)物，該類(lèi)化合物廣泛分布于中藥材中，如玄參科、茜草科、唇形科、龍膽科等植物，并且有多種重要的生理活性。環(huán)烯醚萜合成酶（Iridoid Synthase, IRIS）是催化環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物合成中關(guān)鍵的成環(huán)酶，其底物為線狀單萜10-oxogeranial，其產(chǎn)物為環(huán)狀的nepetalactol，nepetalactol是多種天然產(chǎn)物的前體物質(zhì)。目前環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物主要是從中藥中直接提取而來(lái)，生物合成方面的研究較少，尤其對(duì)于關(guān)鍵的IRIS是如何進(jìn)行催化反應(yīng)的，一直未見(jiàn)相關(guān)研究報(bào)道，了解IRIS的催化機(jī)理，將為生物合成環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物提供可能。
中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員郭瑞庭帶領(lǐng)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)與蛋白酶學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與美國(guó)伊利諾伊大學(xué)教授Eric Oldfield合作，首次解析了環(huán)烯醚萜合成酶（IRIS）及其復(fù)合體結(jié)構(gòu)，并對(duì)IRIS的催化機(jī)理進(jìn)行了研究。該研究通過(guò)解析IRIS與NAD+及其底物10-oxogeranial的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，提出了IRIS的兩種催化機(jī)制：反式機(jī)制與順式機(jī)制。其中反式催化機(jī)制形成的作用力較強(qiáng)，K146、Y178與底物的O1間形成相互作用力，NAD攻擊C2=C3，形成鏈?zhǔn)降腟-10-oxocitronellal。順式催化機(jī)制中，促進(jìn)產(chǎn)物形成的作用力較弱，C1-C2，C4-C5間將通過(guò)旋轉(zhuǎn)環(huán)化形成環(huán)狀的nepetalactol。因反式催化速率比較慢，順式催化速率快，故得到的最終產(chǎn)物是nepetalactol，而非S-10-oxocitronellal。該研究成果對(duì)于環(huán)烯醚萜化合物衍生物的合成提供了重要的理論指導(dǎo)意義。
該研究獲得科技部“973”計(jì)劃(2012AA022209)和國(guó)家自然科學(xué)基金（31200053, 31400678 以及31300615)的支持，相關(guān)研究成果已發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）雜志上，并獲選封面文章。天津工生所科研助理胡玉梅、副研究員劉衛(wèi)東為文章的共同第一作者。
IRIS的復(fù)合體結(jié)構(gòu)
IRIS的催化機(jī)制
入選雜志封面
