中國科學院微生物研究所陳義華團隊、李德峰團隊與廈門大學王斌舉團隊開展聯合研究，發現一種金屬異構酶具備催化己糖氧化裂解的新功能，相關成果近日發表于國際學術期刊《自然-催化》。該發現為理解微生物代謝平衡策略提供了全新視角，展現了自然界中酶功能的精妙設計。
糖類作為生命活動的核心物質，其代謝過程涉及復雜的酶催化反應。其中，己糖的碳-碳鍵斷裂是進入代謝途徑的關鍵環節。此前，科研界對次級代謝過程中己糖裂解的具體機制了解有限，尤其是金屬酶在其中的作用尚未被充分闡釋。
研究團隊以具有抗菌活性的天然產物“環烯酸菌素”為研究對象，聚焦其合成途徑中的關鍵酶Art22。通過結構生物學分析，發現該酶呈現典型的TIM桶狀構象，這種結構賦予其雙重催化能力：一方面能催化己酮糖發生異構化反應，另一方面可通過金屬離子激活氧氣，將己糖氧化裂解為短鏈化合物并釋放二氧化碳。
實驗表明，Art22的獨特之處在于其活性中心能連續完成兩步反應。在微生物體內，該酶既參與抗菌分子的合成以抑制競爭菌種，又能及時降解胞內微量毒性產物，避免自身損傷。這種“合成-降解”雙重功能使微生物在代謝過程中實現動態平衡，展現了自然選擇對酶功能的優化設計。
據科研人員介紹，該研究首次明確了全新的糖類氧化裂解路徑，突破了傳統對金屬酶催化類型的認知邊界。這一發現不僅深化了對微生物代謝調控機制的理解，更為天然產物藥物開發及酶工程改造提供了重要的理論基礎，有望推動相關領域的技術創新。
