近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员丛志奇团队首次开发出工程化P450酶，实现了不饱和烃的直接硝化。
硝基化合物作为一种高附加值的化工中间体，在医药、农药、炸药等领域均有广泛应用。目前工业硝化存在产物选择性差、环境污染严重及反应条件苛刻等缺陷。生物硝化方法是值得期待的可替代途径，然而现有的硝化酶还不能满足工业应用的需求，开发新型生物硝化酶具有重要意义。
研究人员运用酶工程技术，在过氧化反应中起关键作用的氨基酸位点引入空间位阻效应，阻止底物靠近活性中心发生过加氧反应，强化其过氧化物酶功能，开发出工程化P450酶，实现了不饱和烃的直接硝化。他们通过叠加底物口袋关键位点突变，使底物谱范围覆盖19个芳香化合物和9个末端芳基烯烃化合物，获得了催化效率高、底物范围广的人工P450硝化酶。其中4-氟苯酚的硝化活性最高，半制备反应的分离产率达到49%。
此外，研究人员通过晶体学研究和自由基捕获与控制实验揭示了直接硝化反应机理。这一研究成果不但为生物催化硝化开辟了新途径，而且为促进P450工程酶的过氧化物酶功能在合成化学和合成生物学领域的应用提供了新思路。