“盡管這個化學反應(yīng)和人類的生存環(huán)境以及畜牧業(yè)存在種種關(guān)聯(lián)，但因為它對氧氣非常敏感，因而了解它的催化機制具有很大的挑戰(zhàn)性?！睆堁阏f。他與美國伊利諾伊大學教授趙惠民、上海科技大學生命科學與技術(shù)學院iHuman研究所研究員趙素文團隊等合作，聚焦研究厭氧菌里的自由基化學。

合作團隊發(fā)現(xiàn)，細菌通過降解色氨酸生成糞臭素，這一生化途徑的最后一步依賴于一種此前未知的酶——吲哚乙酸脫羧酶（IAD）?！斑胚狒人峄衔锩擊仁且环N自由基反應(yīng)，在化學上很難實現(xiàn)。據(jù)我們所知，只能由IAD完成?！毖芯抗餐ㄓ嵶髡呲w惠民在電子郵件中告訴《中國科學報》記者。

據(jù)介紹，由于自由基沒有配對的電子，很容易得到電子和失去電子，從而與任何其他物質(zhì)反應(yīng)，因此其壽命非常短暫，只有幾毫秒甚至幾微秒?！暗M化過程中的一些酶可以通過蛋白折疊把自由基折疊到蛋白質(zhì)中，從而讓它不那么短命，甚至可能很穩(wěn)定，催化很難的化學反應(yīng)，如這項研究中的脫羧反應(yīng)?！睆堁阏f。

這篇論文中發(fā)現(xiàn)的新甘氨酸自由基酶——IAD正是如此。研究人員在大腸桿菌中表達了這種酶，然后喂給它一些吲哚乙酸鹽，隨后用氣相色譜法確認所得到的“獎勵”正是糞臭素。

遺傳標志

未來，IAD可以作為判斷糞臭素存在的標志。“在未來新測序的細菌中要鑒定該酶是否存在只需要和這些功能已知的IAD進行序列比對，看活性口袋的殘基是否保守即可?！壁w素文告訴《中國科學報》記者。

“在新研究中，糞臭素恰巧是揮發(fā)性的，它的強烈氣味是細菌代謝旺盛的標志，并且人體也已經(jīng)演化出了對這種氣味的敏感。”趙惠民補充說，“基于IAD的DNA序列，人們還可以通過DNA測序快速確定人體和環(huán)境樣品中是否存在糞臭素產(chǎn)生菌。”

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