近日，西南大学生物学研究中心在国际学术期刊《Pest Management Science》（农林科学大类一区，TOP期刊）上发表题为“Unveiling the Molecular Architecture of TcJHAMT: Structural Basis for Catalytic Efficiency and Targeted Inhibitor Screening in the red flour beetle, Tribolium castaneum”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。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——保幼激素酸甲基转移酶（JHAMT），揭示了首个昆虫经典的保幼激素酸甲基转移酶（TcJHAMT）的晶体结构。该经典JHAMT与昆虫JHAMT同源物具有相似结构框架，均包含一个Rossmann折叠结构域和一个底物结合结构域。并且底物结合位点也很类似，但是在底物结合口袋背部经典JHAMT多出一个β7-β7′片层。该结构是决定经典JHAMT甲基转移酶具有高催化活性的关键结构要素。结合课题组前期解析的两个JHAMT同源蛋白，我们绘制了昆虫JHAMT的详细催化机制：β7-β7′片层使底物结合口袋打开，底物FA进入结合口袋后，β7-β7′片层再收缩使口袋稍稍闭合，结合口袋周围的疏水氨基酸固定FA，Gln14的氨基与底物羟基、His114上的氨基与底物羧基产生氢键，His114竞争性夺走FA头部羟基的H原子，使FA处于去质子化的状态，进而与临近的甲基供体SAM进行亲核攻击，夺取SAM的甲基集团，生成产物MF和SAH，β7-β7′片层再控制底物结合口袋打开，释放产物，如此往复，底物迅速进入结合口袋，并且迅速释放产物，由此实现经典JHAMT的高催化活性。

接着，以TcJHAMT三维结构为模型，进行了小分子抑制剂的虚拟筛选，成功筛选出抑制效率达80%以上的小分子抑制剂JI3，添食JI3导致幼虫存活率下降，死亡的幼虫出现蜕皮失败的表型，死亡的蛹出现化蛹失败、黑化等表型，体内活性实验检测到添加JI3和西奈芬净会导致JH合成受阻，最终赤拟谷盗个体存活率下降。这些结果说明JI3是一种有效的小分子抑制剂，可以作为先导化合物开发出对害虫致死率高、环境友好的抗JH类生长调节剂。

西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心硕士杨缘缘为论文第一作者，郭鹏超教授为通讯作者。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（32030103），重庆市海归创业创新支持计划（cx2020100），中央高校业务费重点项目（SWU-KF25035），和西南大学研究生科技创新项目（SWUS24209）等项目的支持。论文链接：https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ps.70267