中国科学院微生物研究所陈义华团队、李德峰团队联合厦门大学王斌举团队，发现一种金属异构酶具有催化己糖氧化裂解的新功能，揭示了微生物利用“一酶双功能”实现代谢平衡的精妙策略。该研究成果近日发表于国际学术期刊《自然-催化》。

糖类是生命活动的重要能量和结构基础，其中己糖的碳-碳键断裂是其进入代谢的关键步骤。在次级代谢过程中，科研人员此前对己糖裂解反应机制知之甚少。

研究团队以具有显著抗菌活性的天然产物“环烯酸菌素”为对象，解析了其中关键酶Art22的结构与功能。该酶具有典型的TIM桶状结构，不仅能催化己酮糖异构化，还可借助金属离子活化氧气，将己糖氧化裂解为短链化合物并释放二氧化碳。

尤为重要的是，Art22能在同一活性中心依次完成异构化与氧化裂解两步反应，在菌体内同时承担“合成”与“降解”双重角色：既促进抗菌分子的生成抑制竞争细菌，又使胞内微量毒性产物及时失活保护自己，维持着精妙的平衡。

科研人员表示，该研究首次阐明了一种全新的糖类氧化裂解机制，拓展了金属酶催化反应类型的认知，为微生物代谢调控机制提供了新见解，也为天然产物药物研发和酶工程应用提供了理论依据。