天然產(chǎn)物是上市藥物或先導(dǎo)藥物的重要源泉，60-70%左右的上市小分子藥物和農(nóng)用殺蟲劑，直接或間接來(lái)源于天然產(chǎn)物。因此，通過(guò)對(duì)天然產(chǎn)物的生物合成機(jī)制進(jìn)行深入的研究，不僅有助于新型天然產(chǎn)物及其衍生物的發(fā)現(xiàn)，而且有利于新型生物催化劑（酶）的應(yīng)用，最終為新藥或藥物中間體的綠色合成和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化打下重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

在天然產(chǎn)物的生物合成方向，張玉陽(yáng)博士團(tuán)隊(duì)的研究成果修正了科學(xué)界對(duì)于酶催化碘原子上載的認(rèn)識(shí)。自然界中將近100種碘化修飾的天然產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)，并且這些碘化修飾大多發(fā)生在芳香環(huán)上，比如甲狀腺素。然而，能夠催化碘化發(fā)生的酶卻鮮有報(bào)道。1966年報(bào)道了第一例甲狀腺過(guò)氧化物酶（TPO），通過(guò)亞鐵血紅素和雙氧水機(jī)制在甲狀腺素的苯環(huán)上引入碘原子。近日，兩篇Nature子刊分別報(bào)道了兩例黃素依賴的鹵化酶VirX1（Nature Chemistry，2019）和PltM（Nature Communications，2019）具有催化芳香化合物碘化的功能。然而，張玉陽(yáng)博士關(guān)于色氨酸鹵化酶PrnA的研究發(fā)現(xiàn)，真正催化一系列芳香化合物（包括吲哚，吡啶，喹啉等）發(fā)生碘化的因子并不是PrnA，而是其輔酶黃素還原酶PrnF或Fre完成的。隨后的催化機(jī)制研究結(jié)果表明，吲哚的碘化反應(yīng)過(guò)程并不需要酶PrnF(或Fre)的實(shí)質(zhì)參與，推測(cè)是PrnF(或Fre)催化生成的FADH₂先與氧分子生成FAD-OOH，F(xiàn)AD-OOH快速分解產(chǎn)生H₂O₂進(jìn)而氧化碘離子生成次碘酸，從而引發(fā)碘化反應(yīng)。通過(guò)添加嚴(yán)格的對(duì)照，張玉陽(yáng)博士還進(jìn)一步證實(shí)了黃素碘化酶VirX1及其同進(jìn)化分支蛋白NCV和MBG，均不能催化碘化反應(yīng)，也是黃素還原酶作用的結(jié)果。該研究成果修正當(dāng)前科學(xué)界對(duì)于黃素酶催化天然產(chǎn)物中碘化機(jī)理的認(rèn)識(shí)，具有重要的生物學(xué)意義，并提示將來(lái)關(guān)于黃素依賴型的碘化酶研究中，如果需要黃素還原酶的參與，必須加以審慎考察。

相關(guān)研究成果以《Aryl C-H iodination: are there actual flavin-dependent iodinases in nature?》為題目發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際著名期刊Science China-Chemistry（JCR Q1，中科院一區(qū)，影響因子9.445），張玉陽(yáng)博士為第一作者和共同通訊作者，我校為第一通訊單位；上海交通大學(xué)林雙君教授為共同通訊作者。