Molecular Basis for a Toluene Monooxygenase to Govern Substrate

甲苯单加氧酶控制底物选择性的分子基础

来源：ACS CATALYSIS

IF：13.084

摘要：来自嗜红球菌TC-2的I类P450单加氧酶，P450tol，是唯一一种天然进化的甲苯羟基化酶，已知羟基化甲苯产生苯甲醇。为了研究其作用机理，我们推断出P450tol的独特晶体结构及其与底物的复合物。复杂的结构表明P450tol限制了甲苯与几种疏水残基的结合位置，使得羟基化可以精确地发生在苄基位点上。值得注意的是，我们在甲苯结合口袋中发现了额外的空间，从而检查了P450tol对较大底物的活性。结果，几种卤化甲苯也可以在苄基位点上被P450tol羟基化。我们还进行了位点饱和诱变（SSM），以实现丙基苯的亚端或苄基羟基化。所得对映体醇是合成重要药物的必需中间体。为了促进进一步的应用，我们融合了P450tol和来自自给自足的P450的还原酶结构域。含有嗜热性顶嗜热菌嗜热菌（P450tol-CYP116B46）的CYP 1 16846还原酶结构域的嵌合酶比含有嗜温性红球菌属NCIMB 9784的RhFRED还原酶结构域的嵌合酶表现出更高的热稳定性和催化活性。综上所述，我们阐述了P450tol催化苄基羟基化区域选择性的起源，并探讨了P450tol底物利用的多功能性。此外，还生成了具有高催化活性和稳定性的自给自足嵌合酶。我们相信，这些结果凸显了P450tol在生物技术和制药应用中的巨大潜力。