近日，海南大學(xué)生命健康學(xué)院病媒生物學(xué)教授韓謙團(tuán)隊(duì)揭示多巴醛合成酶在昆蟲(chóng)軟表皮形成中的關(guān)鍵作用、生理功能以及獨(dú)特的分子機(jī)制，破解了病媒蚊蟲(chóng)超大吸血量的生物學(xué)謎題。相關(guān)研究在《自然—通訊》發(fā)表。
巴醛合成酶與多巴脫羧酶晶體結(jié)構(gòu)及酶促反應(yīng)的對(duì)比。課題組供圖
昆蟲(chóng)表皮不僅能夠保護(hù)昆蟲(chóng)免受機(jī)械損傷、病原體入侵，還能防止水分的過(guò)度流失，在昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)、呼吸和感覺(jué)等生理過(guò)程中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。根據(jù)不同的生理需求，昆蟲(chóng)表皮可分為硬表皮和軟表皮。作為調(diào)控昆蟲(chóng)表皮硬化或柔化的“分子開(kāi)關(guān)”，多巴醛合成酶可以通過(guò)催化左旋多巴生成多巴醛，驅(qū)動(dòng)表皮交聯(lián)反應(yīng)。但多巴醛合成酶的功能與結(jié)構(gòu)特征一直是一個(gè)未解之謎。
研究團(tuán)隊(duì)以埃及伊蚊和黑腹果蠅為研究模型，綜合運(yùn)用了基因敲低、固態(tài)核磁共振和X射線(xiàn)晶體學(xué)等多種前沿技術(shù)，發(fā)現(xiàn)多巴醛通過(guò)調(diào)控表皮交聯(lián)反應(yīng)直接影響雌蚊表皮柔韌性、繁殖能力及吸血量。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，多巴醛合成酶與利用相同底物的多巴脫羧酶在功能上存在明顯差異。
研究人員表示，該發(fā)現(xiàn)不僅為開(kāi)發(fā)新型蚊蟲(chóng)防控策略奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為設(shè)計(jì)氧分子依賴(lài)性酶促反應(yīng)生產(chǎn)高價(jià)值芳香化合物提供了新的思路。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-59723-0
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