创新背景

三萜类成分是一类基本母核由30个碳原子所组成的萜类化合物，以游离形式或以与糖结合成苷或酯的形式存在于植物体内，具有多方面的生化活性，常将其作为重要制剂定性、定量分析的指标。

已经发现的三萜大约有20000多种，由于其抗炎、抗癌、抗糖尿病和其他有价值的特性，它们被广泛用于化妆品、食品补充剂和医药制造。

创新过程

复杂的分子化合物通常需要多种酶反应来产生，例如使用角鲨烯来产生激素和胆汁酸。但是在单个酶反应中，被称为C5异戊二烯单元或构建块的简单分子是构建非常复杂的三萜分子结构的起始剂。

三萜的经典途径通过角鲨烯进行

研究团队偶然在探究基因组、寻找新的天然产物过程中发现广泛分布在真菌中的新基因。因为不知道基因的功能，研究人员对新基因进行了表征，其中一个恰好是三萜合成。

多个学校的研究人员组合在一起，擅长化学的科学家们致力于阐明详细的酶反应机制，其他研究者将他们的专业知识应用于结构分析。研究人员表示，一旦理解了结构，就可以修改酶反应机制；在改变中观察，可以理解结构-功能关系。

自然界中的化学比在工业中使用的化学合成更有效。自然的化学方法是一种工业化学更好、更便宜、更清洁的过程。更好地了解自然界中的过程是如何发生的，可以在实验室中重新创建或重新设计它，以获得越来越重要和有用的化合物。

所有已知的三萜都是由角鲨烯或氧化角鲨烯的三萜合酶（TrTS）产生的，这种方法与短链C10–C25由聚异戊二烯基二磷酸形成萜烯，研究对两种真菌嵌合I类TrTSs进行了表征。东京大学和日本KEK大学、武汉大学以及波恩大学合作，发现了一种不需要角鲨烯的新型三萜烯。

角鲨烯本身就是一种三萜，新型的三萜是一组有机化合物，研究人员通过生物合成，在生物体中从简单化合物形成复杂化合物，在不使用角鲨烯的情况下在真菌中形成三萜。

TvTS和MpMS的表征

研究表征了疣状塔拉罗霉菌（TvTS）和菜豆属巨戊烯合酶（MpMS）。这两种酶都使用二甲基烯丙基二磷酸和异戊烯基二磷酸或六戊二烯基二磷酸作为底物。在同位素标记实验中研究了TvTS和MpMS的环化机理及其产物的绝对构型。

TvTS和全长MpMS的萜烯环化酶结构域的结构分析提供了对其催化机制的详细见解。研究开发了一个基于AlphaFold2的筛选平台来挖掘第三个TrTS，结果确定了三萜生物合成的新酶机制，并增强了对自然界中萜烯生物合成的理解。

研究解决了三萜蛋白质结构的疑惑，操纵自然生物合成机制，试图产生更多有用的分子，有助于药物开发，为制药科学开辟了一个充满可能性的全新世界。