2022年6月1日，刘天罡教授团队联合日本东京大学Ikuro Abe教授团队、德国波恩大学Jeroen S. Dickschat教授团队合作在Nature上以Article形式发表了文章Discovery of non-squalene triterpenes(非角鲨烯来源三萜的发现)。该研究颠覆了长期以来陆续揭示的所有三萜化合物都是以角鲨烯为唯一起始单元合成的固有认知，发现了多个三萜化合物都是由I型萜类合酶催化而来，填补了这一庞大类群的天然产物合成机制多样性的认知空白，大大拓宽了新型三萜化合物深度挖掘和精准发现的空间。

　　三萜化合物是具有广泛生物活性的一大类天然产物，已有两万多种被先后发现，成药四百多种，包括临床上广泛使用的众多重要的甾体激素类药物和人参皂苷等天然产物，在保障人类健康和提高生活质量方面发挥着不可替代的作用。由于两万多种这类产物已被发现，其合成机理的传统认知已经长期固化：三萜化合物始于角鲨烯合酶催化两分子法尼基焦磷酸(FPP)形成角鲨烯，进一步氧化生成环氧角鲨烯，而后三萜合酶(TrTSs)负责催化角鲨烯或环氧角鲨烯环化形成霍烯或羊毛甾醇，庞大的结构多样性则是由众多不同的修饰酶催化而成。根据氨基酸保守位点以及底物质子化方式的不同，可以将萜类合酶分为两种类型。其中，II型萜类合酶通过“DXDD”结构域将底物质子化从而催化后续的反应;I型萜类合酶通过“DDXX(D/E)”和“NSE/DTE”结构域与镁离子簇结合脱去底物焦磷酸基团从而催化后续的反应。许多研究已报道I型萜类合酶能够以不同链长(C10-C25)的异戊烯基焦磷酸为底物合成单萜、倍半萜、二萜和二倍半萜，但是以HexPP(C30)为底物合成三萜却未见报道。

　　该研究首次发现丝状真菌来源I型嵌合萜类合酶TvTS和MpMS能够直接以IPP和DMAPP或者HexPP为底物，合成三萜核心骨架。随后，分别通过体外反应和同源激活实验证明了合成三萜骨架是这种酶的天然属性。紧接着，通过体外同位素喂养实验解析了产物的绝对构型和环化机制。最终，通过结构生物学实验并结合关键位点氨基酸的定点突变结果，解析了I型嵌合萜类合酶催化合成三萜骨架的酶催化机理。利用AlphaFold2批量预测萜类合酶的三维结构，并结合底物docking结果，成功预测并筛选获得另外两个三萜合酶。进一步证明I型嵌合萜类合酶催化HexPP环化生成三萜骨架的普遍性。打破了过去一直以来三萜骨架只能以角鲨烯为起始单元合成的固有认知。

　　三萜的生物合成

　　文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04773-3