想淋漓尽致地释放出“洪荒之力”?你需要TA的帮助

作者: 陈杰

来源: 中国科学院青岛生物能源与过程研究所

发布日期: 2018-05-18 07:30:00

本文介绍了P450酶在生物体中的重要作用及其在实际应用中的局限性,并详细阐述了科学家如何通过创新方法提升P450酶利用过氧化氢催化的能力,从而拓展其应用范围和科学价值。

生物酶,是具有催化功能的蛋白质。它是生命体中的“精灵”,存在于生物的所有生命活动之中,也是它们赋予了生物的星罗万象和多彩变幻。细胞色素P450酶(CytochromeP450 monooxygenase),则是生物酶中一类比较特殊的氧化酶,可以算是生物酶中的“高阶精灵”。P450酶是一类在自然界中广泛存在、以亚铁血红素为反应活性中心、以氧分子为氧化剂的多功能氧化还原酶。

它广泛参与生物体中激素等内源性化合物的合成,以及环境污染物等外源性物质的代谢降解。虽然P450酶如此神奇,但在实际应用中它并不能完全自如地释放出体内的“洪荒之力”。这主要是因为,P450酶在发挥“神力”的时候必须要看辅因子NAD(P)H和电子传递链的脸色。科学家们想到了一个行之有效的方式——利用过氧化氢(H2O2)催化。

认识到上述问题之后,科学家们就开始通过定向进化、定点突变等方式对P450酶进行了专项训练。最近,中科院青岛能源所研究员丛志奇带领的单碳酶催化研究组,就探索出了一种新的方法。他们借鉴天然过加氧酶利用H2O2的催化机制,将化学直接干预策略与酶分子工程技术相结合,创新性地制造出一个P450酶的专属“神器”,P450酶BM3与这个专属“神器”完美结合,就成为可直接利用H2O2的P450过加氧酶。

此专属“神器”的出世,使得P450酶利用H2O2催化的能力大大提升。这一策略不仅赋予了一般P450酶利用H2O2进行催化氧化的能力,大大拓展了P450酶实际应用的范围,而且为拓展P450酶神力-开发基于P450酶的非天然底物氧化生物催化剂提供了一条新的途。

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