2016年3月18日，Science发表法国格勒诺布尔大学Nicolet团队的最新成果，研究者们通过精密的实验鉴定了S-腺苷甲硫氨酸色氨酸裂合酶合成诺西肽的催化机理，颠覆了传统的理论。

诺西肽是一种由活跃链霉菌合成的高修饰、含硫丰富型大环多肽抗生素，对具有多种抗药性的革兰氏阳性病原菌表现出很好的抗性，因此在临床上具有重要的应用价值。诺西肽的生物合成来源于核糖体合成的13个氨基酸的多肽，包含四个取代的吡啶环、5个噻唑环和1个特殊的吲哚酸。其中吲哚酸是通过色氨酸裂合酶（NosL）催化色氨酸转化为甲基色氨酸（MIA）前体后再插入硫肽而形成，MIA生成的反应机制长期处于模糊阶段，而且还存在中间体的争议和误区，终于在最新的Science文章中，Nicolet团队揭开了NosL催化的神秘面纱，研究者们通过精密的实验鉴定了S-腺苷甲硫氨酸色氨酸裂合酶合成诺西肽的催化机理，颠覆了传统的认识。

色氨酸裂合酶（NosL）简介与催化机理的认识误区

 色氨酸裂合酶NosL属于自由基S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）蛋白超家族，通过利用还原型铁硫簇（[Fe4S4]）和SAM来起始基于5’-脱氧腺苷酸自由基的反应。同源的酪氨酸裂合酶CofH、ThiH和HydG在合成硫胺素、脱氢酶的H簇和辅因子F420的时候，通过催化酪氨酸的Cα-Cβ键断裂产生甲苯基自由基和脱氢甘氨酸。

 由于ThiH和HydG一直被认为通过提取酪氨酸羟基侧链的氢原子来起始反应，因此在2011年的Nat.chem.biol.杂志上发表的一篇文章推测了NosL的反应机制，认为NosL也是类似其同源蛋白一般，哦那个过提取色氨酸吲哚环的-NH基团上的氢原子来起始反应。然而在2014年德国应化杂志上，Nicolet报道了L-色氨酸与NosL的晶体结构，其中氨基-NH（而不是吲哚-NH）就是为了氢提取而定位的，研究者还做了一些生化研究支持了氨基-NH是自由基生成的位点，进一步促进了对催化中间体的人是，指出自由基诱导的断键位置是Cα-Cβ或者Cα-C，

文献中都优先支持Cα-Cβ的断裂方式，形成3-甲基吲哚自由基中间体。然而，通过3-甲基吲哚自由基形成MIA需要挑战重组反应和第二次断键，检测分流反应的产物，例如3-甲基吲哚可以证明这个机制，然而一直没有证据证明3-甲基吲哚自由基形成的推测，也就是没有证据证明Cα-Cβ的断裂方式。

色氨酸裂合酶（NosL）的全新催化机理证实

Nicolet团队原计划跟踪3-甲基吲哚自由基的形成来证明Cα-Cβ的断裂方式，然而研究成果却十分惊人，NosL出乎意料地使用了Cα-C断裂方式，需要特异地控制羧基片段自由基从Cα迁移到C2，这种重排方式从未见报道。通过光谱学观测自由基中间体十分具有挑战性，因为中间体的出现十分短暂，然而研究者们通过使用大量的底物类似物来延长NosL催化中间体的生命并结合计算方法来评估其性质，成功地为全新的催化机制提供了证据支持。

NosL的全新催化机制解析扩展了SAM家族酶类催化复杂化合物反应的机制，研究者们挑战了一尘不变的推测方式和结论，相信可为催化剂的理性认识带来新的气象。