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记者4月7日从中国科学院天津工业生物技术研究所获悉，该院研究员高书山研究团队与杭州师范大学教授郭瑞庭研究团队在酶催化机制研究中取得突破。研究团队发现，超氧阴离子可成为药物合成的催化剂。这首次揭示了其在生物催化中的多功能性，突破了现有对超氧阴离子的传统认知。该研究为药物绿色制造开辟了全新路径，相关成果日前发表在国际学术期刊《自然》上。
超氧阴离子是生物体代谢时产生的一种活性氧自由基。长期以来，超氧阴离子被视为“健康杀手”。它像一把失控的“分子剪刀”，肆意破坏DNA、蛋白质等生物大分子，并且与癌症、衰老等重大疾病密切相关。科学家们一直在研究如何清除它，以减轻其对健康的危害。
然而，研究团队发现，超氧阴离子在特定条件下可以成为高效的生物催化剂，参与麦角碱药物分子的合成。据了解，麦角碱是一类重要的药物分子，临床上有十几种药物基于其结构开发，可用于治疗孕妇大出血、帕金森病和偏头痛等疾病。在杭州师范大学的结构生物学数据支撑下，高书山首先发现了参与麦角碱合成的过氧化氢酶工作的奥秘。
高书山介绍，过氧化氢酶拥有两座“车间”：一座位于酶中心，负责生产超氧阴离子；另一座位于酶表面，负责催化麦角碱分子的合成。两座“车间”之间由一条“输送管道”相连，超氧阴离子通过这条管道被精准输送到酶表面，启动药物分子的合成。
“这种‘双车间—输送管道协同’酶催化方式，既利用了超氧阴离子的强大反应能力，又规避了它的破坏性。”高书山说。
研究团队进一步发现，超氧阴离子的生产过程并不需要消耗外源电子，而是由麦角碱底物分子直接“供电”完成。超氧阴离子只在酶表面的底物到位时才会开始生产并启动运输。这种精密的调控机制不仅提高了药物合成的效率，还避免了超氧阴离子对细胞的毒性作用。
该发现将加速麦角碱等新药开发和绿色制造进程。相关酶制剂的开发将为传统化学合成提供绿色低碳的可持续替代方案，推动医药制造向高效、环保的范式转变。
