苄基异喹啉生物碱（BIAs）是重要的植物代谢产物，具有显著的药理作用。虽然大多数天然分离的BIA被鉴定为（S）-对映体，但（R）-BIA在特定物种中也很丰富。然而，BIAs的（R）-对映异构体的形成机制在很大程度上仍然未知。Norcoclaurine合酶（NCS）催化的Pictet-Spengler缩合反应负责BIAs支架的形成和建立独特的手性碳中心。尽管如此，迄今为止已确定的所有NCS都是严格的（S）-选择性。

        近期，中国药科大赵玉成课题组及其合作者鉴定了莲花中的五种TfNCS同源蛋白，并对其进行了功能表征，结果显示，它们能够催化产生（R）-产物。

图片来源：ACS Catal.

       随后，对五种已鉴定的NnNCS同源蛋白之一的NnNCS1的晶体结构进行了解析，显示了该酶典型的活性二聚体形式。

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       根据确定的晶体结构，利用量子化学计算，该研究确定Glu72和Lys84在催化过程中的质子转移过程中起着关键的通用酸碱基团的作用，Tyr40是控制对映选择性的关键残基。随后，对Ile43、Leu60和Phe101进行单点突变，获得的突变体能够催化（R）-对映异构体产生。这项研究揭示了以前不清楚的（R）-BIA生物合成途径，从而为（R）-BIA的合成生物学提供了有价值的酶促工具。

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原文标题：Discovery, Structure, and Mechanism of the (R, S)‑Norcoclaurine Synthase for the Chiral Synthesis of Benzylisoquinoline Alkaloids

ACS Catal. 2023, 13, 15164−15174

原文作者：Libo Zhang,§ Shiqing Zhang,§ Lijing Liao,§ Huanying Tang, Wenli Wang, Fucheng Yin, Liangliang Han, Kejin Zhu, Yushi Liu, Dingqiao Xu, Xiaobing Wang, Minjian Qin, Yibei Xiao,* Xiang Sheng,* and Yucheng Zhao*