青島能源所在P450工程酶催化不對稱環氧化研究中獲進展

　　與天然P450酶相比，“雙功能小分子協同的人工P450過加氧酶”具有獨特的催化特征：（1）解除了P450BM3酶工程改造中對高度保守位點T268的突變限制，T268位于血紅素活性中心的最近端，是天然酶中誘導催化活性中間體形成的關鍵殘基，同時其對底物結合構象有明顯調節作用，T268的可突變為催化反應的區域和立體選擇性控制提供了更多的可能；（2）雙功能小分子N-(w-咪唑基)-己?；?L-苯丙氨酸衍生物（N-(w-imidazolyl)-hexanoyl-L-phenylalanine, Im-C6-Phe）在發揮助催化作用的同時也可調節底物的結合構象，進而影響反應的區域和立體選擇性。

　　在上述研究基礎上，研究人員利用P450酶的半理性設計和雙功能小分子協同P450催化策略有機結合，通過對T268位點作用的系統研究及與F87位點的組合突變，并結合底物空腔周圍位點的迭代突變，實現了苯乙烯的高度不對稱環氧化，(R)-氧化苯乙烯的對映選擇性可達99% ee，催化活性同樣十分優異，反應總轉化數實現了目前P450過加氧酶催化苯乙烯環氧化的最優性能（如圖）。取代苯乙烯的底物拓展同樣呈現優異的不對稱催化性能，(R)-氯/氟代氧化苯乙烯的對映選擇性均可實現95% ee-99% ee。典型突變的半制備量反應可保持(R)-氧化苯乙烯的高度對映選擇性，分離產率達43%以上。該研究顯示蛋白質工程與雙功能小分子協同P450過加氧酶催化策略組合可為酶促烯烴不對稱環氧化提供一條新途徑，拓展了P450酶的催化應用范圍。

　　近日，相關研究成果發表在Chemical Science上，并被選為封面文章（Back Cover）。單碳酶催化研究組博士趙盼霞、陳杰為論文的共同第一作者，叢志奇為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金面上項目、青島市創新領軍人才計劃、青島能源所所內合作基金及山東省合成生物技術創新中心等的支持。