从上世纪七十年代起，人们就陆续开发了能抑制几丁质合成的活性小分子化合物，这些化合物作为杀菌剂和杀虫剂已经表现出极大的应用和市场前景。例如，1976年拜耳公司发现的尼克霉素对马铃薯疫霉、同丝水霉、烟曲霉等多种农业病原菌表现出良好的杀菌活性，并且作为人用的抗真菌药物已经进入II 期临床试验。1978年人工合成的苯甲酰脲类化合物可以有效阻止昆虫的几丁质合成，目前该类化合物农药占据杀虫剂市场的3%，年销售达到4.41亿美元。
然而在过去的50年中，尽管全球各国投入了大量的人力、物力和热情，试图研发出更多种类和更加高效的靶向几丁质合成酶的绿色农药，但始终进展缓慢。其中一个重要原因是缺乏准确的几丁质合成酶的三维结构信息，几丁质合成酶的结构－功能关系不明确，严重阻碍了针对该酶设计新的农药品种。
从原子水平认识几丁质生物合成过程
杨青教授团队长期致力于几丁质生物学研究，在几丁质合成、水解和修饰方面具有丰厚的积累。本项成果选取了大豆疫霉菌（Phytophthora sojae）的几丁质合成酶PsChs1为研究对象。大豆疫霉是引起大豆根茎腐烂的主要病原体，每年造成超过10亿美元的经济损失。基因敲除PsChs1会损害菌丝体生长、孢子囊产生和游动孢子释放，从而极大降低大豆疫霉的毒力。因此，PsChs1不仅可以作为良好的杀菌剂靶标，也可以作为几丁质合成酶研究的一个模型。
杨青团队通过前沿生物学技术包括冷冻电镜、扫描电镜、X射线衍射等，解析了4个不同催化反应状态PsChs1的三维结构，揭示了几丁质合成酶实现几丁质生物合成的三个重要过程：首先，几丁质合成酶将供体底物上的糖基转移到受体几丁质糖链上；接着，新生成的几丁质糖链通过细胞膜上的“跨膜转运”通道释放到细胞外；最后，释放的几丁质链自发组装成几丁质纳米纤维。这是第一次从原子水平上向人们展示了一个有方向性的、多步骤偶联的几丁质生物合成过程。
进一步，该团队还探明了几丁质合成酶与活性小分子尼克霉素结合的模式，解释了尼克霉素抑制几丁质生物合成的机制。
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