结构可编辑的近端辅因子样模块有助于构建人工双中心过氧化酶

细胞色素P450单加氧酶广泛参与生物体内源性和外源性物质的合成和代谢。细胞色素P450单加氧酶的催化效率依赖于辅酶NAD(P)H和还原分子伴侣蛋白。

基于双功能小分子(DFSM)的策略可以将P450单加氧酶转化为过加氧酶，从而避免使用昂贵的辅酶和复杂的伴侣蛋白。然而，由于DFSM对P450的结合亲和力较低，因此需要过量的DFSM，限制了其实际应用。

为了解决这个问题，中国科学院青岛生物能源与过程研究所(QIBEBT)的研究人员开发了一种结构可编辑的近端辅因子样模块，用于构建人工双中心过氧化酶。

该研究于10月27日发表在AngewandteChemie国际版上。

研究人员通过将可编辑的有机辅因子锚定到P450BM3血红素中心的近端位置作为共催化中心，构建了一种人工双中心过氧化酶。P450BM3与新型人工辅助因子复合物的共晶结构清楚地揭示了辅助因子参与H2O2活化的预催化状态，从而促进过氧化酶活性。

与之前的DFSM相比，新型人工辅助因子可以与酶形成更多的氢键和疏水相互作用，表明具有更高的结合亲和力。此外，通过滴定准确测定了新型辅因子的解离常数(Kd)。一些人工辅因子的Kd值提高了三个数量级，与天然酶辅因子的结合效率相当。

酶活性测量表明，即使仅添加少量新的人工辅因子(酶量的两倍)，该系统仍然对典型的P450酶氧化反应(如烯烃环氧化、sp3-碳羟基化和硫醚氧化。

此外，研究人员发现不同的催化基团，如咪唑、吡啶或胺基，具有不同的催化活性和对底物的选择性。因此，在未来的应用中，需要根据底物的性质选择不同类型的新型辅助因子，以达到最佳的催化效果。