近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所（以下簡稱 植物保護(hù)研究所）/農(nóng)業(yè)基因組研究所楊青團(tuán)隊(duì)及其合作者在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）以研究長文的形式在線發(fā)表了歷時(shí)十五年完成的一項(xiàng)研究成果。該研究解析了大豆疫霉菌幾丁質(zhì)合成酶（PsChs1）的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，首次揭示了幾丁質(zhì)生物合成的完整過程，并闡明了活性小分子尼克霉素能夠抑制幾丁質(zhì)生物合成的機(jī)制。
??幾丁質(zhì)俗稱甲殼素，廣泛存在于真菌、節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、腔腸動(dòng)物和原生動(dòng)物等不同種類的生物中，是地球上含量豐富的氨基聚糖。幾丁質(zhì)的生物合成也是最古老的生物合成途徑之一。
??楊青團(tuán)隊(duì)通過前沿生物學(xué)技術(shù)包括冷凍電鏡、掃描電鏡、X射線衍射等，解析了4個(gè)不同催化反應(yīng)狀態(tài)PsChs1的三維結(jié)構(gòu)，揭示了幾丁質(zhì)合成酶實(shí)現(xiàn)幾丁質(zhì)生物合成的三個(gè)重要過程。
??大豆疫霉幾丁質(zhì)合成酶PsChs1的三維結(jié)構(gòu)
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??幾丁質(zhì)生物合成的機(jī)制
??該團(tuán)隊(duì)還探明了幾丁質(zhì)合成酶與活性小分子尼克霉素結(jié)合的模式，解釋了尼克霉素抑制幾丁質(zhì)生物合成的機(jī)制。這一工作為控制病蟲害對(duì)現(xiàn)有農(nóng)藥的抗藥性提供了全新解決方案，為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的變革和綠色發(fā)展開辟了新方向。
??大豆疫霉幾丁質(zhì)合成酶PsChs1與尼克霉素的復(fù)合物
??中國科學(xué)院院士、河北大學(xué)校長康樂指出，幾丁質(zhì)的生物合成是一個(gè)極為古老且保守的途徑，卵菌可能是可以合成幾丁質(zhì)的最低等生物。幾丁質(zhì)的生物合成對(duì)昆蟲和節(jié)肢動(dòng)物外胚層形成的外骨骼、氣管、消化道等的成形和發(fā)育至關(guān)重要。
??中國工程院院士、貴州大學(xué)校長宋寶安指出，該研究闡明了幾丁質(zhì)生物合成的機(jī)制和抑制劑的作用機(jī)制，有助于創(chuàng)制出重量級(jí)的綠色農(nóng)藥品種，提升我國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的核心競爭力和對(duì)農(nóng)業(yè)有害生物的防控能力。
??中國工程院院士、華東師范大學(xué)校長錢旭紅指出，該研究突破了幾丁質(zhì)農(nóng)藥領(lǐng)域一個(gè)近50年的發(fā)展瓶頸，通過在原子尺度上對(duì)幾丁質(zhì)合成酶與底物、產(chǎn)物和抑制劑的結(jié)合模式的分析，為數(shù)十年以來未能實(shí)現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境友好農(nóng)藥的夢想提供了實(shí)現(xiàn)的舞臺(tái)。
??該研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國際(地區(qū))合作與交流項(xiàng)目、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目及深圳市大鵬新區(qū)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。
??植物保護(hù)研究所為論文的第一完成單位，植物保護(hù)研究所副研究員陳威、北京工業(yè)大學(xué)教授曹鵬和大連理工大學(xué)劉元盛為本文共同第一作者，植物保護(hù)研究所楊青和中國科學(xué)院高能物理所研究員龔勇為共同通訊作者。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳基因組研究所于愛玲、陳磊，大連理工大學(xué)王棟，天津大學(xué)教授尉遲之光等也參與了本文的研究。
