在中国传统文化中，孙悟空凭借其神通广大的七十二变技能，被称为“齐天大圣”；在合成生物学中，P450酶凭借其八面玲珑的催化能力，被称为“多才多艺的舞者”。而在最新一期《天然产物报告》（Natural Product Reports）杂志上，中科院青岛能源所李盛英研究员团队使两者穿越汇聚在一起，将“中国风”再次刮到了天然产物领域顶级期刊的封面。
细胞色素P450酶(cytochrome P450 enzymes，简称P450, CYP)是一类亚铁血红素——硫醇盐(heme-thiolate)蛋白的超家族，因其蛋白的还原态与一氧化碳结合后在紫外光谱450nm处的特征吸收峰而得名。P450酶广泛存在于动植物和微生物体内，广泛参与多种内源性天然化合物的合成，以及包括药物、毒物、环境化合物在内的外源性物质的降解，具有底物多样性和催化多能性的特点。
在天然产物生物合成过程中，大多数常规的P450酶均是以插入单个氧原子的形式参与化合物的后修饰过程（比如羟基化、环氧化）。然而，少数“非常规”P450酶却不走寻常路，它们能够催化碳-碳键、碳-氮键及碳-硫键的断裂或形成过程，直接参与化合物核心骨架的构建，这一类酶催化反应被称为“非常规”P450反应。
为更好了解P450酶的反应，我们先来学习一下P450酶的命名规则。
正如其它家族的蛋白一样，P450酶也有自己的命名委员会，委员会根据蛋白氨基酸序列的同源性统一对该家族的酶进行编号和区分，比如CYP719B1的命名中，“CYP”表示P450超家族，719表示家族成员编号，B1表示亚家族成员，按照这种规则，每个已知氨基酸序列的P450都会有一个唯一的编号，能够避免“重名”的发生。
但是这种命名的缺点是缺乏“个性”，不便于识别，因此很多科学家会根据P450酶所在的合成基因簇对新发现的P450进行命名，比如TxtE是一种植物毒素thaxtomin A合成基因簇中的一个P450，Txt是该植物毒素合成基因簇的缩写，E代表该P450酶在簇内的编号，按照这种命名方式，可以方便的将P450和它负责修饰的化合物联系在一起，但缺点是不同研究人员可能会赋予同一个P450不同的名字，导致“一酶多名”的出现。
因此在不同的研究中，为了方便，研究人员可能会使用不同的命名方式“称呼”他们发现的P450。
现在该让我们看看“非常规”P450都有哪些“七十二变”技能了。
近年来从链霉菌中发现的P450 TxtE能够将NO2直接“安插”在L-色氨酸的苯环上，完成自然界少见的硝基化反应；从盐水球菌中发现的OleT JE能够对不同链长的脂肪酸进行脱羧反应得到末端烯烃，为未来航空煤油等高品质生物燃料或润滑剂的生产提供了新途径；在著名止痛药物吗啡的合成过程中，CYP719B1能够催化分子内碳-碳键偶联反应，完成吗啡核心碳骨架的构建；在自然界最强致癌物质黄曲霉素的合成过程中，通过多个“非常规”P450反应的协作，共同完成了黄曲霉毒素碳骨架的一系列复杂重排；从青霉菌中发现的P450 VrtK能够催化一种杂萜四环素的异戊二烯环化反应，而这一反应通常是由萜环化酶完成的；在植物激素油菜素内酯的合成过程中，CYP85A2/3能够催化常规甾醇B环的扩环反应形成内酯；在农药赤霉素的合成途径中，CYP88A能够催化B环的缩环反应；在解痉药莨菪碱的合成过程中，CYP80F1能够催化碳-碳键的迁移；在一种植物抗毒素的生物合成中，CYP71A13能够催化碳-硫键的合成。
你看，有这么多的“非常规”P450反应，存在于各种不同天然化合物的生物合成途径中，为药物及其它对人类有重要作用的化学物质的产生默默地奉献着。不仅如此，科学家通过对这些P450酶进行定向“驯化”，已经能够使它们应用于药物等的工业化生产中。
青岛能源所李盛英研究员团队一直致力于P450酶的生化功能、催化机制及蛋白结构等的研究，相关成果先后发表在《自然·化学》、《美国化学会会刊》、《美国科学院院报》等国际知名学术期刊，受到了国内外同行的广泛关注，近期应邀于天然产物领域权威综述期刊《天然产物报告》（Natural Product Reports）发表题为《“非常规”P450反应拓展天然产物化学空间》（Expansion of chemical space for natural products by uncommon P450 reactions）的封面文章，对团队研究成果及近期文献报道中的“非常规”P450反应进行了回顾和展望。
本综述文章及相关系列研究得到了国家自然科学基金委员会、山东省自然科学基金委员会、中国科学院以及研究所的资助。封面图片对“孙悟空”经典卡通形象的修改及使用得到了上海美术电影制片厂的官方授权。