原標題：P450酶實現(xiàn)不飽和烴直接硝化

來源：科技日報

原標題：P450酶實現(xiàn)不飽和烴直接硝化

來源：科技日報

【研究進展】

科技日報訊 （實習記者宋迎迎 通訊員王曦翎 叢志奇）2月6日，科技日報記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱青島能源所）獲悉，該所單碳酶催化研究組首次開發(fā)出工程化P450硝化酶，成功實現(xiàn)了不飽和烴的直接硝化，進而通過晶體學研究和自由基捕獲與控制實驗，揭示了直接硝化反應機理。相關研究成果近日在線發(fā)表于國際期刊《德國應用化學》。

硝基化合物作為一種高附加值的化工中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥等領域均有廣泛應用。目前工業(yè)硝化具有產(chǎn)物選擇性差、環(huán)境污染嚴重以及反應條件苛刻等多種缺陷。而自然界已知的硝化酶僅有N-加氧酶、過氧化物酶和細胞色素P450酶，且普遍存在催化效率低、底物譜窄和產(chǎn)物區(qū)域選擇性差等不足，遠遠不能滿足工業(yè)應用的需求。因此開發(fā)新型生物硝化酶具有重要意義。

近年來，青島能源所單碳酶催化研究組在國際上首次提出雙功能小分子（DFSM）協(xié)同P450酶催化概念，成功構建了人工P450過加氧酶催化體系，實現(xiàn)了氣態(tài)烷烴分子的選擇羥化、苯乙烯的高度R—對映選擇性環(huán)氧化、碳—氫鍵區(qū)域和立體多樣性選擇羥化。此外，該研究組利用酶化學機制指導的蛋白質(zhì)工程策略，成功開發(fā)出雙功能分子協(xié)同P450催化的過氧化物酶新功能。

研究人員在上述工作基礎上，運用酶工程技術，通過在氧化反應中起關鍵作用的氨基酸位點引入空間位阻效應，阻止底物靠近活性中心發(fā)生過加氧反應，強化其過氧化物酶功能，首次開發(fā)出工程化P450硝化酶，成功實現(xiàn)了不飽和烴的直接硝化。通過疊加底物口袋關鍵位點突變，使底物譜范圍覆蓋19個芳香化合物和9個末端芳基烯烴化合物，獲得了迄今為止催化效率最高、底物范圍最廣的人工P450硝化酶。

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