本网讯（通讯员 林晖）苯乙烯单加氧酶（smo）能够催化烯烃不对称环氧化，生成光学纯的环氧化合物，用于许多重要药物如布洛芬、普萘洛尔、hiv蛋白酶抑制剂等的生产。目前smo如何控制烯烃环氧化过程的立体选择性仍未得到阐明。近日，我院陈红歌教授团队成功解析了smo催化烯烃环氧化的立体控制机制。
作者选取了来自假单孢菌的苯乙烯单加氧酶stya为研究对象，该酶具有显著的(s)-立体选择性。首先通过底物分子对接，确定该酶的底物结合口袋特征及氧自由基进攻方式，推测底物上的苯环与酶底物结合口袋中芳香性残基（tyr73、his76、phe382和phe386）通过π-π相互作用，及底物上的疏水取代基团与酶底物结合口袋的疏水性氨基酸残基（glu194、ile196、ala209、val211和glu213）通过疏水相互作用，决定了底物在酶底物结合口袋中的结合方式，并在控制立体选择性方面发挥关键作用（图1）。
经过一系列的突变分析，确定73位和211位氨基酸残基的芳香性/疏水性决定了底物的结合方位，从而决定smo催化的立体选择性。73位和211位氨基酸残基的芳香性/疏水性的转变，实现突变体酶催化环氧化由(s)-立体选择性转变为(r)-立体选择性。分子对接分析也显示相关位点的突变导致底物在酶中的结合方式发生翻转，进而导致酶的立体选择性发生反转。
为解析底物性质对smo催化烯烃环氧化立体选择性的影响机制，作者深入研究了(r)-立体选择性突变体（y73v, v211f, v211y, y73v/v211f, 和y73v/v211y）催化不同类型烯烃的立体选择性（表1），发现底物中c=c上脂肪族取代基的大小也影响smo的立体选择性，显示底物中c=c上脂肪族取代基的大小决定底物与smo疏水相互作用，从而决定底物在酶底物结合中心的结合方式，进而决定酶催化的立体选择性。
表1 (r)-立体选择性突变体催化不同烯烃底物的立体选择性
研究进一步在其他smo验证了以上立体控制机制，确定提出的立体控制机制具有普适性。smo催化烯烃不对称环氧化立体控制机制的解析，为人工改造、设计具有不同立体选择性的高效苯乙烯单加氧酶提供了指导。通过对苯乙烯单加氧酶底物结合位点的精准控制，有望为合成不同类型的光学纯环氧化合物提供更多的工具酶。
该成果以题为“mechanistic insights into enantiocontrolling of styrene monooxygenase-catalyzed epoxidation of olefins”的研究论文(research article)在国际权威学术期刊acs catalysis (中科院一区top期刊，if: 12.9)上发表。林晖副教授为第一作者，陈红歌教授为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金（32171472）的资助。
编辑/林晖 审核/郑文明
