1月12日，西南大学生物学研究中心在国际学术期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（农林科学大类一区，TOP期刊）上发表题为“Structural Insights into the Substrate Binding of Farnesyl Diphosphate Synthase FPPS1 from Silkworm, Bombyx mori ”的文章。

保幼激素(Juvenile Hormone，JH)是调节昆虫蜕皮和变态的关键激素之一。在昆虫的生命周期中，JH发挥着重要作用，包括保持幼虫的特性，维持昆虫前胸腺和促进昆虫卵巢成熟，调控昆虫的发育、变态和生殖等。JH通过复杂的合成代谢通路在昆虫体内进行调节，最终影响其生长发育和其他生理活动。因此，深入了解昆虫JH合成代谢通路有助于理解昆虫的生长发育调控机制，为害虫防治提供潜在的靶标，对于开发环保型农药和采用更可持续的农业管理方式都具有重要意义。

中心研究团队瞄准参与JH的生物合成通路的关键酶之一---法尼基焦磷酸合成酶（FPPS），揭示了首个鳞翅目昆虫的Type-Ⅰ型法尼基焦磷酸合成酶（BmFPPS1）的晶体结构。空间结果表明BmFPPS1蛋白由两个相同的亚基组装而成，呈全α-螺旋结构。每个亚基的结构中心具有一个深的底物结合口袋。将BmFPPS-1的结构与云杉叶蛾（Choristoneura fumiferana）的II类FPPS（PDB ID: 6B02）进行比较，发现它们的整体的结构折叠相似，但在底物结合口袋周围存在显著差异，这种差异使得BmFPPS1入口处的底物结合口袋更宽，为FPPS-I类蛋白更倾向于容纳乙基取代底物和产物提供了结构基础。进一步比较发现，底物IPP的结合位点在存在两个氨基酸的取代，在FPPS-I类中的Asn133和His170在FPPS-II类中被替换为Ala和Glu，其他参于IPP结合的氨基酸残基在整体上保持保守，而烯丙基底物DMAPP的结合位点在鳞翅目昆虫FPPS-I类与FPPS-II蛋白之间没有明显差异，两个保守的富含天冬氨酸的基序（DDXXD）在鳞翅目昆虫的FPPS中负责DMAPP的结合和催化。这些结构的差异有助于我们更详细地了解Type-I型FPPS的底物结合偏好，并为开发特异的昆虫生长调节剂和杀虫剂的提供结构基础。此外，对BmFPPSs的表达谱分析和RNA干扰的研究表明，它们在家蚕的保幼激素（JH）生物合成及幼虫向蛹变态的过程中发挥关键作用，BmFPPS-1和BmFPPS-3的RNA干扰导致了5龄家蚕的提前上簇。这些结果不仅加深了我们对鳞翅目Ⅰ型FPPS结构特性的了解，也为BmFPPSs在家蚕发育中发挥的功能提供了直接的证据。

西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心硕士方欢和郑浩刚为论文共同第一作者，郭鹏超副教授和夏庆友教授为共同通讯作者。西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金（31970468和32370517），重庆市自然科学基金（cstc2020jcyj-cxttX0001），重庆市海归创业创新支持计划（cx2020100）等项目的支持。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acs.jafc.3c06741