砷是一類常見的非金屬元素，重要的化合物例如砒霜（三氧化二砷）💀、雄黃（四硫化四砷）相信大家都耳熟能詳。這類無機砷化合物在人類歷史中扮演了重要的角色👩🏼‍🍳，在現代醫學中仍有一席之地。除無機砷類化合物之外，自然界中砷還以砷糖（arsenosugar）等有機砷形式存在🥥⏪。目前發現的砷糖已經有超過20多種🉑💠，這類化合物被視為是砷甜菜堿、砷糖磷脂等多類有機砷的前體。由於砷糖的毒性非常低👨🏽‍🚒，砷糖的合成過程也通常被認為是生物對砷的一種解毒策略。

圖1 砷糖可能的生物合成路徑

       近日🏄🏼，沐鸣平台的張琪課題組報道了砷糖生物合成中關鍵酶ArsS的催化活性及反應機製研究🦟。作者通過嚴格的生化實驗，證實ArsS催化二甲基亞砷酸（DMAsIII）的腺苷化，生成二甲基砷腺苷（DDMAA），後者的腺苷部分來源與S-腺苷甲硫氨酸🛎🤍。作者進而通過一系列研究揭示了該酶的催化機理🫴。

圖2 ArsS的催化機製

       ArsS催化的反應機製如圖2所示。在酶中心[4Fe-4S]簇還原作用下，SAM轉化為甲硫氨酸（L-Met）和5-脫氧自由基（dAdo•）。5-脫氧自由基進攻DMAsIII的As中心，生成自由基中間體x，後者通過單電子氧化生成DDMAA👩🏿。作者通過一系列嚴格的生化實驗證實✵，該反應的進行不需要外源還原劑，表明伴隨中間體x氧化🧛，失去的電子可以用於[4Fe-4S]的還原再生+1價的[4Fe-4S]簇💇🏽‍♀️，從而用於下一步SAM的斷裂。同時，作者也對ArsS催化的底物選擇性🪔，動力學特征🤟🏽、進化多樣性等方面進行了詳細的研究。

       這一研究成果以“Characterization and Mechanistic Study of the Radical SAM Enzyme ArsS Involved in Arsenosugar Biosynthesis”為題在線發表於《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）。沐鸣平台張琪課題組博士研究生程金鐸為論文第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金委項目及國家重點研發項目的支持🍯。

       全文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015177