成都生物所首次發(fā)現(xiàn)天然(R)-苯乙烯單加氧酶

　　光學(xué)活性的(S)-和(R)-環(huán)氧化物是不對稱合成中最重要的手性砌塊之一，環(huán)氧基團(tuán)可以與不同的親核試劑反應(yīng)，衍生出一系列含各種手性官能團(tuán)的化合物, 因此其合成研究一直都是有機(jī)合成領(lǐng)域關(guān)注的熱點。其中，烯烴的不對稱環(huán)氧化是公認(rèn)的最直接有效的途徑。然而，一直以來所報道的各種天然苯乙烯單加氧酶（SMO）的立體選擇性都非常單一，只能催化生成(S)-環(huán)氧苯乙烯及其類似物，從而削弱了SMO對合成化學(xué)家的吸引力，限制了其應(yīng)用潛力的進(jìn)一步拓展。 

　　成都生物研究所吳中柳研究團(tuán)隊在新酶挖掘中發(fā)現(xiàn)并報道了第一個 (R)-選擇性的SMO（StStyA），該酶是一種來源于鏈霉菌（Streptomyces sp. NRRL S-31）基因組的黃素單加氧酶。該酶與已知SMO的蛋白質(zhì)序列相似度低于35%，能夠催化苯乙烯及其類似物獲得(R)-環(huán)氧化產(chǎn)物，ee值91% ~ >99%。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊進(jìn)一步數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)了一個新的(R)-SMO獨特分支，包括8個具有活性的新型(R)-SMOs，并對其中的三個酶：SeStyA（來源于Streptomyces exfoliatus）、AaStyA（來源于Amycolatopsis albispora）和PbStyA （來源于Pseudonocardiaceae）進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。發(fā)現(xiàn)它們能夠催化苯乙烯及其類似物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)(R)-環(huán)氧化合物，對大多數(shù)底物具有良好的立體選擇性，ee值最高達(dá)到99%以上。同時，研究發(fā)現(xiàn)AaStyA 酶的Phe46殘基是一個關(guān)鍵殘基，對立體選擇性起著重要作用。(R)-選擇性SMO的發(fā)現(xiàn)是單加氧酶研究領(lǐng)域的一個突破性成果，為(R)-環(huán)氧苯乙烯和類似物的生物合成提供了新的方法，也為黃素單加氧酶立體選擇性機(jī)制等研究提供了新的線索。 

　　該成果分別在Enzyme and Microbial Technology和Catalysis Science & Technology發(fā)表兩篇文章。 

　　 

　　圖1. 新型SMO 催化的(R)-選擇性環(huán)氧化反應(yīng) 

　　以上研究得到國家自然基金（21572220、21708038、22071237），中國科學(xué)院重點實驗室基金（KLCAS-2018-1）等資助。 

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