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目的:茴香脑是一种主要来源于茴香或茴芹中的天然烯丙基苯类衍生物,该化合物的环氧化产物可作为合成某些药物和活性物质时的前体物。P450 BM3是从巨大芽孢杆菌中发现的由细胞色素单加氧酶和依赖NADPH的FMN/FAD还原酶组成的天然融合酶,该酶可催化脂肪酸羟基化或烯烃环氧化反应。P450 BM3不对称催化具有烯丙基苯结构单元的茴香脑类似物的研究还未曾报道,因此,本研究利用定向进化技术改造P450BM3酶的功能特性,比较不同突变酶不对称环氧化茴香脑类似物的催化能力。方法:采用定点突变方法,构建P450 BM3突变体F87V、F87A、F87G、F87M和F87A/T268M,利用金属鳖合亲和层析法纯化突变酶,初步测定相关酶的活性,并检测野生型和突变酶环氧化催化cis-β-甲基苯乙烯的动力学特征。利用野生型酶和突变酶催化甲基取代苯乙烯化合物及顺式/反式-茴香脑类似物发生不对称环氧化反应,采用HPLC、GC-MS检测所得环氧化产物的ee值和转化率。结果:DNA测序检测结果显示,成功构建P450 BM3突变酶F87V、F87A、F87G、F87M和F87A/T268M。获得各突变酶浓度约为200-250μM。利用野生型P450 BM3酶和一系列87位点突变酶环氧化cis-β-甲基苯乙烯,获得野生型酶动力学参数为Km=4.11 mM,Kcat=4.25 min-1,F87V的动力学参数为Km=3.13 mM,Kcat=5.11 min-1,F87A的动力学参数为Km=6.81 mM,Kcat=1.07 min-1,F87G的动力学参数为Km=1.89 mM,Kcat=5.45 min-1。利用HPLC、GC-MS检测各种酶催化底物不对称环氧化反应的对映选择性和转化率。F87G对顺式-茴香脑类底物均表现出较高催化活性和催化能力,获得1R,2S构型为主的环氧产物,其中F87G环氧化催化cis-β-甲基苯乙烯、cis-4-氯-β-甲基苯乙烯和cis-4-溴-β-甲基苯乙烯的ee值均高于90%。F87A催化cis-β-甲基苯乙烯类底物获得10.77-61.97%ee,F87A催化苯乙烯类底物获得75.75-83.89%ee。F87V催化苯乙烯类底物及cis-β-甲基苯乙烯类底物获得的对映选择性和转化率小于突变体F87G,且获得构型为1S,2R构型为主的环氧产物。结论:通过对P450 BM3酶87位点引入分子量较小的疏水性氨基酸,有利于提高P450 BM3酶对顺式茴香脑类似物不对称环氧化反应的对映选择性和转化率,同时87位氨基酸的大小和底物苯环上取代基的大小均对环氧化产物构型产生影响。本结果为进一步研究P450 BM3酶的催化机理,及通过酶工程手段进一步改造其结构,使之能特异性代谢天然产物提供了基础。