天津工生所在檸檬烯環氧水解酶催化機制研究中獲得進展

　　環氧水解酶廣泛分布于微生物和植物中，其生物學功能主要包括天然產物合成、有毒環氧化合物的降解以及參與信號轉導等。目前主要用于有機化學和生物催化中不對稱合成相應的高值手性二醇化合物。

LEH突變體立體選擇性催化機制示意圖

　　中國科學院天津工業生物技術研究所研究員孫周通前期采用檸檬烯環氧水解酶（LEH）為模式酶，以不對稱催化1,2-環氧己烷合成手性1,2-環己二醇為模式反應進行定向進化方法學研究，分別通過單密碼子飽和突變和三密碼子飽和突變策略，對其催化口袋進行定向設計與改造，獲得立體選擇性提高和反轉的突變體SZ348、SZ338和SZ529。研究發現這些優良突變體均喪失了對1,2-環氧五烷的催化能力，進一步對原始突變體進行了針對1,2-環氧五烷的定向改造篩選，結合迭代飽和突變策略，獲得了對1,2-環氧五烷具有催化能力的突變體SZ719，并保留了對1,2-環氧己烷的催化活力。基于此，孫周通帶領酶分子工程與工業生物催化研究團隊，與德國馬普煤炭所/天津工生所教授Manfred T. Reetz、中科院上海有機化學研究所研究員周佳海、瑞士聯邦理工學院（洛桑）博士袁曙光合作，對獲得的系列突變體進行了晶體結構解析和計算分析，解析了相關突變體對不同底物的特異選擇性和立體選擇性催化的分子機制，為LEH及相關工業用酶針對特異底物和不對稱催化的定向設計改造提供了重要的理論基礎。

　　相關研究結果近日在線發表在Journal of the American Chemical Society上，研究工作得到中科院“百人計劃”項目的資助。