日前，由中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員李盛英主持，與美國密歇根大學(xué)、加州大學(xué)舊金山分校以及日本東邦大學(xué)等的多名學(xué)者合作首次提出了生物合成P450單加氧酶與還原伴侶蛋白相互作用新機制，相關(guān)成果已發(fā)表于最新一期的J. Am. Chem. Soc.。
P450單加氧酶能夠高效、高選擇性地催化種類繁多的復(fù)雜有機化合物的氧化反應(yīng)，被譽為自然界的萬能催化劑。而還原伴侶蛋白（redox partner protein）則在絕大多數(shù)P450的催化反應(yīng)中不可或缺。傳統(tǒng)觀念認為：改變P450酶的還原伴侶雖然會影響其催化效率及產(chǎn)物分布，但不會改變催化反應(yīng)類型，也不會因此產(chǎn)生新產(chǎn)物。基于該“常識”，在眾多P450酶的酶學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中，常常借助一些非天然還原伴侶蛋白來替代其未知的天然還原伴侶發(fā)揮作用。
研究人員針對來源于稀有放線菌淡灰紅小單孢菌（Micromonosporagriseorubida）大環(huán)內(nèi)酯類抗生素麥新米星（mycinamicins）生物合成途徑中P450單加氧酶MycG進行研究，首次對上述“常識”提出了挑戰(zhàn)。在構(gòu)建MycG與異源還原伴侶蛋白RhFRED的融合蛋白過程中，來自青島能源所的張偉博士發(fā)現(xiàn)MycG與RhFRED處于融合或分離狀態(tài)時，MycG以兩種完全不同的方式對麥新米星結(jié)構(gòu)進行修飾。在融合狀態(tài)下，MycG催化麥新米星C14 位的羥基化和C12/13 位的環(huán)氧化；而在分離狀態(tài)下，MycG不僅能催化羥基化和環(huán)氧化反應(yīng)，還能針對不同底物催化全新的脫甲基反應(yīng)，從而產(chǎn)生出7種全新結(jié)構(gòu)的麥新米星衍生物。該發(fā)現(xiàn)使人們重新認識到還原蛋白在決定P450酶催化功能中的重要作用，揭示了一種通過改變P450與還原伴侶作用方式來產(chǎn)生新結(jié)構(gòu)“天然產(chǎn)物”的全新方法。
上述研究得到了中組部 “青年千人計劃” 、研究所“一二六”重點培育項目及國家自然科學(xué)基金面上項目（NSFC 31270855）支持。
論文信息：Zhang, W., Liu, Y., Yan, J., Cao, S., Bai, F., Yang, Y., Huang, S., Yao, L., Anzai, Y., Kato, F., Podust, L. M., Sherman, D. H.*, and Li, S.* New reactions and products resulting from alternative interactions between the P450 enzyme and redox partners. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136: 3640-3646.
青島能源所等提出P450單加氧酶與還原伴侶蛋白相互作用新機制
