我國學者首獲植物漆酶ZmLac3晶體結構

　　3月2日，國際學術期刊《自然-植物》（Nature Plants）在線發表了題為“Structural basis for monolignol oxidation by a maize laccase”的研究論文，該工作由中國科學院成都生物研究所王剛剛課題組完成。

圖1.玉米漆酶ZmLac3的總體結構

　　 漆酶于1883年最早發現于日本漆樹中, 隨后發現在真菌、細菌和昆蟲中也存在漆酶。 雖然植物漆酶在木質纖維素合成以及抵抗生物和非生物脅迫等生理過程中發揮重要作用，但植物漆酶的結構和作用機理一直未知。

　　 該項工作成功解析了ZmLac3蛋白晶體結構(圖1)以及ZmLac3與兩種木質素單酚（芥子醇和松柏醇）復合物的晶體結構。ZmLac3蛋白晶體結構清晰展示了植物漆酶特有的結構元件，與細菌和真菌來源的漆酶相比，ZmLac3蛋白的底物口袋深而窄小。 在復合物晶體結構中，芥子醇結合在底物口袋的底部，而松柏醇則結合在底物口袋的中部，且松柏醇相對芥子醇的取向有46度的偏轉。比較分析發現，ZmLac3蛋白的底物口袋中疏水氨基酸和極性氨基酸形成了區域化分布，這一特征可能有助于植物漆酶結合木質素單酚中的極性基團和疏水基團。在復合物晶體結構中，芥子醇的結合模式有利于底物和漆酶之間發生直接的電子傳遞，而松柏醇則可能通過一個水分子介導完成電子傳遞。ZmLac3漆酶活性測試結果顯示，ZmLac3對芥子醇的氧化效率是對松柏醇的3.6倍，明顯偏好氧化底物芥子醇，催化活性的差異可能與兩種底物不同結合模式有關。該工作解析了第一個植物漆酶的晶體結構，加深了對植物漆酶作用機理認識，為通過調控植物漆酶的活性進行植物遺傳改良和木質纖維素利用提供了理論支持。

　　 該工作得到了中國科學院種子創新研究院項目、中國科學院百人計劃項目和中國科學院環境微生物重點實驗項目的支持。上海光源為晶體衍射數據收集提供了支持。