記者4月7日從中國科學院天津工業生物技術研究所獲悉，該院研究員高書山研究團隊與杭州師范大學教授郭瑞庭研究團隊在酶催化機制研究中取得突破。研究團隊發現，超氧陰離子可成為藥物合成的催化劑。這首次揭示了其在生物催化中的多功能性，突破了現有對超氧陰離子的傳統認知。該研究為藥物綠色制造開辟了全新路徑，相關成果日前發表在國際學術期刊《自然》上。
超氧陰離子是生物體代謝時產生的一種活性氧自由基。長期以來，超氧陰離子被視為“健康殺手”。它像一把失控的“分子剪刀”，肆意破壞DNA、蛋白質等生物大分子，并且與癌癥、衰老等重大疾病密切相關。科學家們一直在研究如何清除它，以減輕其對健康的危害。
然而，研究團隊發現，超氧陰離子在特定條件下可以成為高效的生物催化劑，參與麥角堿藥物分子的合成。據了解，麥角堿是一類重要的藥物分子，臨床上有十幾種藥物基于其結構開發，可用于治療孕婦大出血、帕金森病和偏頭痛等疾病。在杭州師范大學的結構生物學數據支撐下，高書山首先發現了參與麥角堿合成的過氧化氫酶工作的奧秘。
高書山介紹，過氧化氫酶擁有兩座“車間”：一座位于酶中心，負責生產超氧陰離子；另一座位于酶表面，負責催化麥角堿分子的合成。兩座“車間”之間由一條“輸送管道”相連，超氧陰離子通過這條管道被精準輸送到酶表面，啟動藥物分子的合成。
“這種‘雙車間—輸送管道協同’酶催化方式，既利用了超氧陰離子的強大反應能力，又規避了它的破壞性。”高書山說。
研究團隊進一步發現，超氧陰離子的生產過程并不需要消耗外源電子，而是由麥角堿底物分子直接“供電”完成。超氧陰離子只在酶表面的底物到位時才會開始生產并啟動運輸。這種精密的調控機制不僅提高了藥物合成的效率，還避免了超氧陰離子對細胞的毒性作用。
該發現將加速麥角堿等新藥開發和綠色制造進程。相關酶制劑的開發將為傳統化學合成提供綠色低碳的可持續替代方案，推動醫藥制造向高效、環保的范式轉變。
記者4月7日從中國科學院天津工業生物技術研究所獲悉，該院研究員高書山研究團隊與杭州師范大學教授郭瑞庭研究團隊在酶催化機制研究中取得突破。研究團隊發現，超氧陰離子可成為藥物合成的催化劑。這首次揭示了其在生物催化中的多功能性，突破了現有對超氧陰離子的傳統認知。該研究為藥物綠色制造開辟了全新路徑，相關成果日前發表在國際學術期刊《自然》上。
超氧陰離子是生物體代謝時產生的一種活性氧自由基。長期以來，超氧陰離子被視為“健康殺手”。它像一把失控的“分子剪刀”，肆意破壞DNA、蛋白質等生物大分子，并且與癌癥、衰老等重大疾病密切相關。科學家們一直在研究如何清除它，以減輕其對健康的危害。
然而，研究團隊發現，超氧陰離子在特定條件下可以成為高效的生物催化劑，參與麥角堿藥物分子的合成。據了解，麥角堿是一類重要的藥物分子，臨床上有十幾種藥物基于其結構開發，可用于治療孕婦大出血、帕金森病和偏頭痛等疾病。在杭州師范大學的結構生物學數據支撐下，高書山首先發現了參與麥角堿合成的過氧化氫酶工作的奧秘。
高書山介紹，過氧化氫酶擁有兩座“車間”：一座位于酶中心，負責生產超氧陰離子；另一座位于酶表面，負責催化麥角堿分子的合成。兩座“車間”之間由一條“輸送管道”相連，超氧陰離子通過這條管道被精準輸送到酶表面，啟動藥物分子的合成。
“這種‘雙車間—輸送管道協同’酶催化方式，既利用了超氧陰離子的強大反應能力，又規避了它的破壞性。”高書山說。
研究團隊進一步發現，超氧陰離子的生產過程并不需要消耗外源電子，而是由麥角堿底物分子直接“供電”完成。超氧陰離子只在酶表面的底物到位時才會開始生產并啟動運輸。這種精密的調控機制不僅提高了藥物合成的效率，還避免了超氧陰離子對細胞的毒性作用。
該發現將加速麥角堿等新藥開發和綠色制造進程。相關酶制劑的開發將為傳統化學合成提供綠色低碳的可持續替代方案，推動醫藥制造向高效、環保的范式轉變。
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