1-烯烃作为一种理想的下一代能源物质以及重要的化工原料,其合成方式受到广泛的关注。目前,这些烯烃主要通过从传统的石油工业产品乙烯聚合而成,但是通过这一方法获得的烯烃均为偶数碳链长度的烯烃。近年来,以可再生的脂肪酸为底物,通过氧化脱羧合成1-烯烃的方式受到的人们的广泛关注。考虑到自然界中的脂肪酸多以偶数碳链长度的形式存在,通过氧化脱羧能够直接获得奇数碳链长度的1-烯烃,从而填补聚乙烯工业在生产奇数碳链长度烯烃的空白。但是,脂肪酸氧化脱羧化学合成方法存在高能耗,高污染等弊端,因此寻找一种环境友好、低能耗的催化方法成为一个亟待解决的问题。之前包括我们在内的一些课题组开发了一批酶催化脂肪酸生成1-烯烃的系统,但这些系统普遍存在酶催化反应活性低的问题。基于野生型P450BSβ脂肪酸氧化脱羧的催化潜力以及催化脂肪酸羟基化高效的催化效率,我们从P450过氧化物酶的催化机制入手,通过调节P450BSβ催化过程当中底物自由基在接近化合物Ⅱ时“HO·反弹”和“脂肪酸自由基重排脱竣”的比率,提高在催化过程中底物自由基“脱羧”的选择性,进而实现对P450BSβ脂肪酸氧化脱羧能力的定向进化。首先,基于结构分析我们选取了反应底物附近与催化过程相关的一些潜在的位点,并利用迭代饱和突变的技术手段,进行了多轮的,系统的筛选,成功的将P450BSβ脂肪酸羟基化酶改造成为了以氧化脱羧为主的脂肪酸脱羧酶,以C14脂肪酸为例,反应的TOF高达3,744 h-1,远远优于同类型的其他反应体系的反应速率,并将其能催化的底物范围扩展到C6-C18链长的直链饱和脂肪酸以及油酸和亚油酸不饱和脂肪酸,大大提高了该突变体的生产应用价值。除此之外,为克服过量的过氧化氢在反应体系中过度氧化产生酮类物质的弊端,我们在反应体系中引入了葡萄糖氧化酶提供过氧化氢的双酶体系为该反应缓慢、持续、温和的提供过氧化氢,极大的降低了反应中酮类物质的生成,并进一步提高了 1-烯烃合成的效率。本研究开辟了烯烃在生物催化合成领域的新路径,并进一步揭示了 P450过氧化物酶家族成员之间可以相互转化的关系,为P450过氧化物酶酶工程领域提出了一个新的思路。