nature论文首页（NatureCommunications2022年9月份最新文章导读）
nature论文首页（NatureCommunications2022年9月份最新文章导读）使用酵母生物传感器工作流程筛选微生物产生的 Δ9-四氢大麻酚using a yeast biosensor workflow在大麦 β-D-葡聚糖葡糖水解酶（一种糖苷水解酶家族 3 (GH3) 酶）中，Trp286/Trp434 钳确保 β-D-葡糖苷结合，这是植物生长和发育过程中底物水解的基础。作者采用突变、高分辨率 X 射线晶体学和多尺度分子建模方法来研究在 GH3 水解酶中操作的底物产物辅助加工催化过程中异构 β-D-葡萄糖苷的结合和构象行为。酶动力学表明 W434H 突变体保留了广泛的特异性，而 W434A 则为严格的 (1 3)-β-D-葡萄糖苷酶。对纳米级反应物运动的研究表明，持续合成能力对色氨酸钳的突变特异性改变很敏感。虽然野生型和W434H利用侧空腔进行葡萄糖置换，并使（1 3）连接的水解产物在没有解离的情况下通过催化位点滑动，这与它们的高水解速率一致，与其高水解速率一致，
大家好，本期为大家带来的是Nature集团旗下的子刊Nature Communications，专门发表生物学、物理学和化学等各领域的高质量研究论文，2021年的影响因子为17.694.
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The evolutionary advantage of an aromatic clamp in plant family 3 glycoside exo-hydrolases
植物糖苷外切水解酶3家族中芳香钳的进化优势
在大麦 β-D-葡聚糖葡糖水解酶（一种糖苷水解酶家族 3 (GH3) 酶）中，Trp286/Trp434 钳确保 β-D-葡糖苷结合，这是植物生长和发育过程中底物水解的基础。作者采用突变、高分辨率 X 射线晶体学和多尺度分子建模方法来研究在 GH3 水解酶中操作的底物产物辅助加工催化过程中异构 β-D-葡萄糖苷的结合和构象行为。酶动力学表明 W434H 突变体保留了广泛的特异性，而 W434A 则为严格的 (1 3)-β-D-葡萄糖苷酶。对纳米级反应物运动的研究表明，持续合成能力对色氨酸钳的突变特异性改变很敏感。虽然野生型和W434H利用侧空腔进行葡萄糖置换，并使（1 3）连接的水解产物在没有解离的情况下通过催化位点滑动，这与它们的高水解速率一致，与其高水解速率一致，但 W434A 不采用持续催化。GH3 水解酶的系统基因组分析揭示了色氨酸钳的进化优势，它具有广泛的特异性、高催化效率和加工能力。
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Screening microbially produced Δ9-tetrahydrocannabinol
using a yeast biosensor workflow
使用酵母生物传感器工作流程筛选微生物产生的 Δ9-四氢大麻酚
微生物生产大麻素有望为重要的治疗分子提供一致、廉价和更可持续的供应。然而，扩大生产以与传统的植物来源竞争是一项挑战。筛选和鉴定高产突变菌株是该工作的瓶颈。该研究中，作者提出了一种基于酵母的生物传感器，用于检测微生物产生的 Δ9-四氢大麻酚 (THC)，以提高通量并降低筛选成本。作者将五种人类大麻素 G 蛋白偶联受体 (GPCR) 移植到酵母中，显示大麻素 2 型受体 CB2R 可以与酵母信息素反应途径偶联，并报告在广泛动态和操作范围内各种大麻素的浓度。作者证明大麻素生物传感器可以检测微生物细胞培养物中的 THC，并将其用作测量 Δ9-四氢大麻酚酸合酶 (THCAS) 突变体库的相对产量的工具。
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Biosynthesis of plant hemostatic dencichine in Escherichia coli
大肠杆菌中植物三七素的生物合成
三七素是一种植物衍生的天然产品，具有多种药理作用。目前，其天然生物合成途径仍尚不明确，对其异源生物合成提出了挑战。该研究中，作者通过逆转录生物合成方法设计了人工途径，并实现了三七素的从头生产。首先，通过筛选和整合微生物酶来实现两种直接前体 L-2，3-二氨基丙酸和草酰辅酶 A 的生物合成。其次，通过在密码子优化基因中引入 28 个同义稀有密码子以减慢其翻译速度，显著提高了作为最后一种也是唯一一种植物来源途径酶的三七素合酶的溶解度。最后，对代谢网络进行了系统化设计以将碳通量引导至三七素生产，最终滴度达到1.29 g L-1，。这项工作为可持续生产三七素奠定了基础，并代表了如何利用合成生物学产生非自然途径来产生所需分子的一个例子。
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Enzymatic synthesis of benzylisoquinoline alkaloids using a parallel cascade strategy and tyrosinase variants
使用平行级联策略和酪氨酸酶变体酶促合成苄基异喹啉生物碱
苄基异喹啉生物碱衍生药物在现代医药广泛应用。最近对苄基异喹啉微生物生产的研究强调了这些天然产物的关键生物合成。天然苄基异喹啉的路线探索较少，尤其是更具挑战性的卤化化合物。该研究中，作者展示了使用酪氨酸酶、酪氨酸脱羧酶、转氨酶和去甲乌药碱合酶，它们在平行级联设计中组合，以产生高对映体过量的卤代苄基异喹啉生物碱。值得注意的是，诱变研究被应用于产生酪氨酸酶突变体，从而提高卤代酪氨酸在所开发的生物催化级联中使用的接受度。
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Kinetic compartmentalization by unnatural reaction for itaconate production
利用非自然反应进行动力学分区以生产衣康酸
在真核生物中使用膜细胞器对代谢进行物理划分有助于化学生物合成，以确保竞争性代谢反应中底物的可用性。细菌宿主缺乏这样的膜系统，这是高效代谢工程的主要限制之一。该研究中，作者采用动力学分区，通过工程酶引入非天然酶促反应作为替代策略，通过代谢途径的动力学分离，从竞争反应中获得底物。作为概念验证，作者从大肠杆菌的三羧酸循环中动态分离出衣康酸合成途径，该循环由土曲霉的线粒体膜自然分离。具体而言，2-甲基柠檬酸脱水酶经过工程改造，可交替催化柠檬酸和动力学固定的顺乌头酸，从而使用高通量筛选系统进行高效生产。动力学分区可以显著提高衣康酸的产量，其策略具有广泛应用的潜力。
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Elucidation of divergent desaturation pathways in the formation
of vinyl isonitrile and isocyanoacrylate
乙烯基异腈和异氰基丙烯酸酯形成中不同去饱和途径的解释
铁和 2-氧戊二酸依赖性 (Fe/2OG) 酶采用两种不同类型的去饱和来构建在含异腈的天然产物中发现的乙烯基异腈和异氰基丙烯酸酯部分。与底物结合的蛋白质结构揭示了一种影响去饱和度的合理策略，并暗示了这些酶的底物混杂。合成类似物并用作机械探针以验证结构观察结果。与之前提出的通过羟基化中间体不同，使用一种可能的碳正离子来触发 C=C 键安装。这些 Fe/2OG 酶还可以适应具有相反手性和不同官能团的类似物，包括异腈-(D)-酪氨酸、N-甲酰基酪氨酸和泛酸，同时保持反应选择性。
