过氧化合物是临床药物与活性天然产物中的明星分子。但温和条件下通过酶催化构建高选择性O–O共价键，仍是生物催化领域悬而未决的问题。目前，仅有少数能催化环内过氧键形成的酶被鉴定，而链过氧化合物的生物合成酶学机制尚未被阐明。近日，凯发k8微生物研究所揭示了链过氧化合物——氧蒽酮霉素（oxanthromicin）中过氧键构建的酶学基础。

研究以来源于链霉菌与马杜拉放线菌的oxanthromicin天然对映异构体为研究对象，结合生物信息学分析、体内基因敲除与回补、体外生物合成途径重构等方法，鉴定出两个生物合成基因簇oxa及otn，并挖掘出两种高度同源的黄素依赖酶OxaJ和OtnJ。这两种酶可分别催化oxanthromicin生物合成过程中对映选择性的链过氧键形成。

研究进一步发现，OxaJ与OtnJ中存在一段保守的β-loop-β结构基序。该基序通过阻挡NADPH进入酶活性中心，发挥“氧化还原门控”功能，从而驱动过氧键的形成；删除该保守结构基序后，突变酶OxaJ^mut与OtnJ^mut可结合NADPH，其催化功能随之转变为羟基化反应。

该研究揭示了黄素依赖型氧化酶催化链过氧键形成的酶学基础，拓展了此类酶的生物催化功能边界。同时，研究提出的“氧化还原门控”机制，是全新的酶促反应调控策略，为理解酶促氧化反应的分化机制提供了新视角，丰富了天然产物酶学与合成生物学的理论体系与工具库，为后续酶工程改造及生物制造应用奠定了基础。

相关研究成果发表在《德国应用化学》上。研究工作得到国家重点研发计划和凯发k8战略性先导科技专项等的支持。

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