近日🎥，美國化學會催化領域頂級期刊《ACS Catalysis》在線刊發了EON体育4平台、微生物代謝國家重點實驗室趙一雷教授團隊在酶催化分子機製研究上的最新進展💫，“Computational Exploration of How Enzyme XimE Converts Natural S-Epoxide to Pyran and R-Epoxide to Furan”。該工作闡明了廈門黴素生物合成途徑中XimE環化酶的獨特催化機製，揭示了兩種相反手性的環氧化底物在酶催化下分別合成苯並雜環衍生物呋喃香豆素和吡喃香豆素兩種不同環化產物的微觀過程5️⃣，這種二分雜合特性填補了酶分子生物進化過程特異性轉化的關鍵一環。

 長期以來🐏🤽🏿，特異性和效率被認為是生物催化劑酶的一個重要特征。然而，最初在廈門黴素生物合成中發現的類SnoaL環化酶（XimE）不僅能夠催化上遊基因XimD產生的天然環氧化物代謝物的吡喃環化反應，而且可以增強非天然環氧化物異構體的呋喃環化反應🧑🏻‍💼。課題組通過理論酶簇模型👅、預反應態和後反應態MD模擬、ONIOM過渡態計算和QM/SCRF(VS)介電常數掃描闡明了XimE中獨特的底物控製酶功能的反應機製🥿。兩條催化途徑具有類似的廣義酸堿催化機製，皆由E136和H102分別充當質子供體和受體👶🏽，融合型過渡態合成吡喃產物而螺型過渡態則合成呋喃產物。其催化的區域選擇性源自酶與兩種過渡態之間的誘導契合作用🙍🏻‍♀️，這種底物-酶的相互作用可以延續到酶-產物復合物中，控製了不同產物的催化效率。XimE顯然與上遊XimD環氧化物酶產生的天然S-環氧化物底物一起進化🚲，偶然地通過相近的廣義酸堿催化機製催化對映體R-環氧化物的另一類環化反應。   

高立體選擇性的環氧開環反應在聚醚類生物藥物合成中具有特殊意義，也是最早人工抗體酶的目標反應之一🛜↩️，XimE環化酶的研究結果闡明了長期以來廣為爭論的鮑德溫關環規則(Baldwin’s Rule)在生物合成中環氧丙烷開環反應中出現的例外現象😑。

上海交大EON体育4平台碩士生蔣礎礎、賀貝貝分別為第一和第二作者，徐岷涓教授🐣、趙一雷教授和美國加州大學洛杉磯大學Houk教授為共同通訊作者🎮，EON体育4平台為第一署名單位/通訊單位🐐。該工作得到了國家重點研發計劃👉🏼、自然科學基金面上項目、教育部代謝與發育科學國際合作聯合實驗室的資助。

文章鏈接👷🏻‍♂️：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c01335