苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸是参与蛋白组成的20种氨基酸内3种芳香族氨基酸。甲苯、高度恶臭的挥发性化合物对甲酚和粪臭素正是厌氧肠道菌等发酵这三种芳香族氨基酸的最终代谢产物。它们的产生分别来自于甘氨酸自由基酶（GRE）家族的苯乙酸脱羧酶（Phd B）,对羟基苯乙酸脱羧酶（HPAD）和吲哚乙酸脱羧酶（IAD）对底物的脱羧反应。GRE包含一个对氧敏感的甘氨酸自由基（Gly·）,该自由基是甘氨酸自由基酶C末端保守的甘氨酸残基经蛋白翻译后修饰而形成的。本研究首先通过生物信息学分析,发现从猪粪中分离出的厌氧性粪臭杆菌Olsenella scatoligenes除包含已知的HPAD和IAD外,还存在潜在的第三种甘氨酸自由基依赖的芳基乙酸脱羧酶（AAD）。实验证明,AAD可以完成催化对羟基苯乙酸（HPA）和对氨基苯乙酸（APA）两种不同底物的脱羧反应,但却不能催化假定的苯丙氨酸无氧代谢的中间体苯乙酸的脱羧反应。这也是迄今为止发现的第四种甘氨酸自由基依赖的脱羧酶。本研究,利用电子顺磁共振（EPR）技术,检测到AAD明显的甘氨酸自由基特征峰并定量计算。通过气相色谱和质谱联用,对AAD催化底物的范围和动力学参数进行了详细的定性和定量表征。为了深入发掘AAD的催化机理,实验利用X射线晶体衍射解析出了AAD与底物HPA的共晶结构。晶体结构显示,AAD的活性催化中心完全不同于HPAD,而且也不具备HPAD含铁硫簇的小亚基。针对AAD缺失对应HPAD活性位点的两个谷氨酸,而且能被甘氨酸自由基氧化形成硫自由基的C447与底物较远的晶体结构,本文提出了异于HPAD质子偶联电子传递（PCET）催化机制的假说。AAD依赖保守的C447和H658残基,通过电子传递（ET）形成底物自由基,进而经由H658进行氢接力转移（HAT）实现催化。本研究为了验证AAD于Olsenella scatoligenes体内的催化活性及表达情况,分别在外源添加了两种可被催化的芳香乙酸诱导剂。通过荧光定量PCR,证明了AAD及其对应阅读框内的转运蛋白（MFS）均在菌种体内被高度诱导表达,并于细胞外液成功检测到了对应代谢产物对甲酚和对氨基甲苯的生成。肠道细菌产生的代谢产物可在人体血管中累积至亚毫摩尔浓度,严重影响人体健康,这其中就包括与自闭症和癌症有关的对甲酚。不同的底物范围,活性位点结构以及缺少含Fe-S簇亚基的事实表明,AAD使用全新的催化机理完成芳香乙酸的脱羧反应,是一种新型的芳基乙酸脱羧酶。本项研究为更好的探明自由基介导的脱羧酶机理和对甲酚引起的相关疾病的治疗提供了理论依据和实验基础。