細(xì)胞色素P450酶(cytochrome P450 enzymes)是一類亞鐵血紅素—硫醇鹽(heme-thiolate)蛋白超家族，因其還原態(tài)與一氧化碳結(jié)合后在450 nm處的特征吸收峰而得名。P450酶廣泛存在于動(dòng)植物和微生物體內(nèi)，具有底物多樣性和催化反應(yīng)類型多樣性的特點(diǎn)，在天然產(chǎn)物生物合成過程中扮演著重要角色，素有“多才多藝的舞者”之稱。
近年來，青島能源所李盛英團(tuán)隊(duì)在P450酶的生化功能、催化機(jī)制及蛋白結(jié)構(gòu)等方面開展了系列研究，相關(guān)成果發(fā)表于：Nat. Chem. (2011), J. Am. Chem. Soc. (2011, 2014), Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2009, 2017), Chem. Biol. (2008), Biotechnol. Biofuels (2014, 2015), Sci. Rep. (2017), J. Biol. Chem. (2006, 2009, 2012, 2016), Appl. Environ. Microbiol (2015)等，受到了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，近期應(yīng)邀于天然產(chǎn)物領(lǐng)域權(quán)威綜述期刊Natural Product Reports（《天然產(chǎn)物報(bào)告》）發(fā)表題為“Expansion of chemical space for natural products by uncommon P450 reactions”的封面文章，對(duì)上述成果及近期文獻(xiàn)報(bào)道中的“非常規(guī)”P450反應(yīng)進(jìn)行了回顧和展望。
文章首先對(duì)天然產(chǎn)物生物合成以及P450酶在此過程中發(fā)揮的重要作用進(jìn)行了介紹，并對(duì)經(jīng)典的P450催化機(jī)理進(jìn)行了概述。隨后文章簡(jiǎn)述了天然產(chǎn)物生物合成過程中P450催化的“常規(guī)”反應(yīng)類型（羥化、環(huán)氧化反應(yīng)）。接下來，文章重點(diǎn)針對(duì)“非常規(guī)”P450反應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)綜述，該部分內(nèi)容通過引述近年來發(fā)現(xiàn)的P450酶反應(yīng)相關(guān)的“新化學(xué)”（New chemistry）、“骨架構(gòu)建”（Skeleton construction）及“結(jié)構(gòu)重塑”（Structure re-shaping）中的經(jīng)典案例，以獨(dú)特的反應(yīng)機(jī)理為視角，對(duì)“非常規(guī)”P450反應(yīng)在拓展天然產(chǎn)物骨架及結(jié)構(gòu)多樣性中發(fā)揮的重要作用進(jìn)行了分類、歸納和總結(jié)。值得一提的是，李盛英團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)P450酶能夠通過與其它非還原伴侶的第三方蛋白相互作用而產(chǎn)生新的反應(yīng)活性，文章對(duì)這些新發(fā)現(xiàn)首次進(jìn)行了系統(tǒng)綜述。最后，文章對(duì)天然產(chǎn)物生物合成過程中“非常規(guī)”P450酶的催化邏輯進(jìn)行了提煉總結(jié)，并對(duì)“非常規(guī)”P450反應(yīng)的未來研究方向和前景進(jìn)行了展望。
在Natural Product Reports 2017年第9期的封面圖片中，李盛英團(tuán)隊(duì)從底蘊(yùn)深厚的中國傳統(tǒng)文化中選用經(jīng)典的“孫悟空”卡通形象及其“七十二變”技能，形象比擬了P450酶在拓展天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性中發(fā)揮的多變作用。
本綜述文章及相關(guān)系列研究得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)“優(yōu)秀青年基金”（31422002）、山東省自然科學(xué)基金“杰出青年基金”（JQ201407）、中國科學(xué)院前沿重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目（QYZDB-SSW-SMC042）以及研究所“一三五”重點(diǎn)培育方向項(xiàng)目的資助。封面圖片對(duì)“孫悟空”經(jīng)典卡通形象的使用及修改得到了上海美術(shù)電影制片廠的官方授權(quán)。（文/張興旺 李盛英 圖/王藝霖 杜磊）
原文：Nat. Prod. Rep., 2017, 34, 1061. DOI: 10.1039/C7NP00028F
