環(huán)氧水解酶廣泛分布于微生物和植物中，其生物學(xué)功能主要包括天然產(chǎn)物合成、有毒環(huán)氧化合物的降解以及參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。目前主要用于有機(jī)化學(xué)和生物催化中不對(duì)稱合成相應(yīng)的高值手性二醇化合物。

　　中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員孫周通前期采用檸檬烯環(huán)氧水解酶(LEH)為模式酶，以不對(duì)稱催化1，2-環(huán)氧己烷合成手性1，2-環(huán)己二醇為模式反應(yīng)進(jìn)行定向進(jìn)化方法學(xué)研究，分別通過(guò)單密碼子飽和突變和三密碼子飽和突變策略，對(duì)其催化口袋進(jìn)行定向設(shè)計(jì)與改造，獲得立體選擇性提高和反轉(zhuǎn)的突變體SZ348、SZ338和SZ529。研究發(fā)現(xiàn)這些優(yōu)良突變體均喪失了對(duì)1，2-環(huán)氧五烷的催化能力，進(jìn)一步對(duì)原始突變體進(jìn)行了針對(duì)1，2-環(huán)氧五烷的定向改造篩選，結(jié)合迭代飽和突變策略，獲得了對(duì)1，2-環(huán)氧五烷具有催化能力的突變體SZ719，并保留了對(duì)1，2-環(huán)氧己烷的催化活力?；诖?，孫周通帶領(lǐng)酶分子工程與工業(yè)生物催化研究團(tuán)隊(duì)，與德國(guó)馬普煤炭所/天津工生所教授Manfred T. Reetz、中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員周佳海、瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(洛桑)博士袁曙光合作，對(duì)獲得的系列突變體進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)解析和計(jì)算分析，解析了相關(guān)突變體對(duì)不同底物的特異選擇性和立體選擇性催化的分子機(jī)制，為L(zhǎng)EH及相關(guān)工業(yè)用酶針對(duì)特異底物和不對(duì)稱催化的定向設(shè)計(jì)改造提供了重要的理論基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究結(jié)果近日在線發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上，研究工作得到中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目的資助。