阿维菌素(Avermectin)是由阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)产生的一类具有杀虫、杀螨等活性的十六元大环内酯类化合物,其杀虫谱广、药效持久已获得诺贝尔奖承认。阿维菌素的生物合成研究始于20多年前,由于阿维菌素在实际应用中的重要性,其生物合成机制也一直是微生物遗传学及生物化学领域的热点问题。其生物合成途径中存在一种细胞色素P450单加氧酶(Cytochrome P450 enzymes,CYP450)AveE,被认为参与催化阿维菌素前体后修饰的第一步反应,但AveE的功能仅仅是由体内敲除预测的,其体外酶活有待阐明。细胞色素P450酶是一类含有亚铁血红素催化中心的蛋白超家族,具有分布广泛、功能多样化等特点,被誉为“生物界的万能催化剂”。绝大多数P450都会借助还原伴侣蛋白传递电子完成催化反应。在细菌中,常见的还原伴侣蛋白系统是由包含黄素腺嘌呤二核苷酸FAD的铁氧还蛋白还原酶(Ferredoxin Reductase,FdR)和由包含铁硫簇的铁氧还蛋白(Ferredoxin,Fdx)组成的Ⅰ类还原伴侣系统,负责将来自于辅因子NAD(P)H的电子沿传递链“NAD(P)H→FdR→Fdx→P450”,顺次传递到P450的活性中心激活分子氧,完成催化反应。参与阿维菌素呋喃环形成的P450酶AveE,系统命名为CYP171A1,全长456个氨基酸。本研究对aveE进行敲除获得AveE的底物,并将AveE及阿维菌素还原伴侣蛋白在大肠杆菌中表达,在体外重建了AveE的酶活,完成了AveE功能的验证。这些研究不仅将深化对微生物次级代谢产物中含氧杂环形成机制的理解,而且将为通过工程化改造AveE及其还原伴侣蛋白以进一步提升高产阿维菌素工业生产菌株的产量提供重要的理论与实验基础。