三萜化合物是一类结构多样的植物天然产物，如常见的人参皂苷、三七皂苷、刺五加皂苷等。氧化鲨烯环化酶（OSC）是合成三萜化合物骨架结构的关键酶，在高等植物进化过程中，通过基因复制OSC得到大量的扩增，进一步的基因功能分化，导致了植物具有合成多种不同类型三萜化合物的能力。目前，自然界已经发现的三萜骨架有120多种，但形成这些三萜骨架的OSC酶大部分还未被鉴定。另外，OSC如何控制复杂环化过程，形成不同产物的机制还不清晰。
该研究从禾本科牧草燕麦中挖掘到一类产生何伯烷型三萜骨架的新型OSC酶，分别产生hopenol B和hop-17(21)-en-3β-ol。通过同源建模、定点突变、QM/MM计算模拟等研究手段，从电子水平阐明了何伯烷型三萜形成过程中，OSC酶如何调控质子和甲基转移，及脱质子位置的机制（图1）。另外，对燕麦不同组织和器官的化学成分的分析，发现何伯烷型三萜以成酯方式参与表皮蜡质形成，可能与植物抗干旱能力有关。
该发现丰富了三萜生物合成的新元件，对研究三萜环化过程中重排反应和去质子化之间的调控机制也提供了新的见解，为利用合成生物学技术高效生产三萜化合物奠定了基础。也为阐明植物合成多样性三萜化合物生物学意义的研究提供了新思路。
何伯烷型三萜骨架形成的分子机制
论文的贡献者还包括中山大学巫瑞波教授为共同通讯作者，本校硕士生梁苗苗和中山大学张帆博士是论文的共同一作。山东大学王小宁教授和徐家鑫博士生也参与了工作。该研究得到了英国John Innes Centre的Anne Osbourn教授及团队成员James Reeds和Michael J. Stephenson、沈阳农业大学骆世洪教授、齐齐哈尔医学院宋波博士的支持和帮助。
