粪臭素是造成动物粪便臭味的重要分子，可能由动物肠道菌芳香族氨基酸色氨酸厌氧代谢的中间产物吲哚乙酸经脱羧形成，然而还没有发现直接相关的生化证据以及催化吲哚乙酸脱羧的酶。另一个构成蛋白质的芳香族氨基酸酪氨酸厌氧代谢的中间产物对羟基苯乙酸，经过脱羧生成对甲酚的过程已经被证实是由对羟基苯乙酸脱羧酶(HPAD)催化的，该酶属于甘氨酸自由基酶(GRE)。因此本文大胆假设吲哚乙酸脱羧酶(IAD)也是一个GRE。通过对比Clostridiumscatologenes和Olsenellascatoligenes这两个产粪臭素的细菌的基因组，在这两种菌中分别找到七个和四个编码GRE的基因，其中同时存在于两种细菌中，并且序列相似而功能未知的GRE则被本文当做潜在的IAD。该GRE经重组表达和体外辅基重构建后，酶活性实验显示其具有IAD活性，可催化吲哚乙酸脱羧生成粪臭素，且对底物高度专一，不能催化对羟基苯乙酸和苯乙酸的脱羧反应。酶动力学实验获得IAD的酶动力学参数kcat=2.0±0.1s–1，KM=0.37±0.06mM，kcat/KM为5405±917s–1M-1，高催化效率符合细胞氨基酸代谢的生理功能。在此基础上，本文进一步进行了生物信息学研究，在基因组序列已知的细菌中，发现了12种细菌含有类似的IAD酶。其中来源于人牙龈缝隙的OlsenellauliDSM7084菌株含有IAD，这个发现建立了口腔菌与病理性口臭的关系。
　　由于吲哚环与羟基苯环的结构不同，所以IAD的催化机理可能完全不同于HPAD。为了解析IAD的催化机理，本文以HPAD为模板对IAD进行了结构模型分析。HPAD的催化机理是由活性中心两个谷氨酸残基介导的质子偶联电子传递，其中第二个谷氨酸(Glu2)介导对羟基苯乙酸底物羟基的去质子化。Glu2在IAD的模拟结构的相同位置是一个组氨酸残基，因此IAD的催化机理可能是由这个组氨酸参与的类似HPAD的质子偶联电子传递，也可能是直接的电子传递。本课题后续工作将通过蛋白晶体结构的解析以及点突变结合酶活实验来研究IAD的具体的催化机理。
　　IAD被发现之后，微生物三个芳香族氨基酸厌氧代谢通路的最后一步反应全部被证实了，催化此步反应的酶都是甘氨酸自由基酶。然而微生物三个芳香族氨基酸的厌氧代谢通路中，从芳基丙酮酸到芳基乙酸的过程还没有完全研究清楚。通过对厌氧菌Clostridiumscatologenes的生物信息学研究，在HPAD的相邻基因中，本文发现了三个基因，分别为CsPOR，CsPHPAT和CsHPAK。三个基因编码的蛋白分属三个不同的酶家族：丙酮酸/铁氧还蛋白氧化还原酶、辅酶A磷酸转移酶及磷酸激酶家族。本文通过对这三个酶进行重组表达和体外酶活实验，证实了这三个酶可利用酪氨酸氨基转移后形成的对羟基苯丙酮酸，经对羟基苯乙酰辅酶A和对羟基苯乙酰磷酸形成对羟基苯乙酸，从而为HPAD提供底物。这四个酶组成的整个通路把酪氨酸转变成对甲酚，获得一个氮，同时产生一个ATP，脱羧反应产生碳负离子，从细胞质中消除一个质子。
　　IAD的发现，揭示了细菌产生粪臭素的遗传基础。粪臭素是昆虫产卵的引诱剂，与昆虫传播的人类传染病有关，该酶可以作为新的药物靶点，将对人类健康和畜牧业产生重要影响。整个通路的研究，解释了厌氧细菌利用三种不同的GRE参与的通路，分别代谢三种芳香族氨基酸对细菌的意义：获得氮源、获得能量以及调节细胞质的pH值。由于整个通路是可逆的，而HPAD和IAD等脱羧酶催化的反应是不可逆的，它们的存在为整个通路沿着特定方向进行提供了促进作用，为细胞在厌氧条件下获得更多的能量提供了保障。对这些代谢通路的研究，有助于了解三种芳香族氨基酸代谢对厌氧微生物的意义，并对微生物厌氧代谢导致的相关疾病的治疗有重要意义。