玉米烯酮(zearalenone,ZEN)是霉菌毒素的一种,是由多种镰刀菌属真菌产生的次级代谢产物。玉米烯酮主要污染小麦、玉米、大麦等农作物和饲料,具有类雌激素的活性,能引起种猪等家畜或者家禽早熟,导致生殖周期紊乱,最终给养殖业带来巨大的损失。玉米烯酮水解酶可以作为添加剂添加到饲料中以降解玉米烯酮毒素,因此具有重要的商业应用价值。迄今为止,尚未见玉米烯酮水解酶作用机理的相关报道。首先构建玉米烯酮水解酶突变体ZHD-S102A,通过表达纯化,获得纯度大于95%的目标蛋白,然后点晶,优化,获得较好的晶体。通过X-光蛋白晶体衍射技术,首次获得ZHD-S102A底物复合体的结构。经过分析ZHD-S102A_ZEN的结构确定它属于丝氨酸水解酶家族,它的催化三联体是S102,H242和E126,其中Ser102的羟基O作为亲核基团攻击底物ZEN内酯环上的羰基C,并由此引发水解反应。ZHD单体结构有9个大的α-螺旋、4个小的α-螺旋和8个β-折叠组成,可以分为两个结构域:α/β水解酶折叠中心结构和帽子结构。两个结构域的连接处形成一个大的凹槽,为ZHD的底物结合中心。进一步研究表明,底物结合中心可以分为正电荷区和疏水区两部分,底物主要通过氢键和疏水作用与酶分子结合,其中苯环部分结合在正电荷区,内酯环部分主要结合在疏水区。另外,ZHD单体中的3个半胱氨酸各自独立,分子内没有形成二硫键。为了适当提高ZHD与底物的结合能力和催化效率,对于活性区附近和底物进出口处的一些氨基酸进行突变,发现ZHD是一个高度专一的内酯酶,它的功能单位是一个二聚体,并且在与底物结合方面T型堆叠和氢键相互作用是必需的,而且T型堆叠很可能比氢键作用更重要。此外,为了便于底物的进入和产物的释放,V153和V158应该保持非极性。