烯还原酶(Ene-reductases, ERs)是一类能够还原活化烯烃的氧化还原酶，可分为依赖于铁硫簇的烯酸酯还原酶(Enoate reductases)、老黄酶(Old yellow enzyme, OYE)、醌还原酶(Quinone reductase)、短链脱氢酶和中链脱氢酶[1]。其中，老黄酶的研究和应用最多。

2010年，老黄酶被分为两类，分别为“经典型”OYEs (Ⅰ类)和“嗜热型”OYEs (Ⅱ类)[2]。随着基因组计划的进行，人们从真菌、细菌、古细菌、原生生物、藻类和高等植物中另外发现了三类不同的老黄酶，分别为OYE III类、IV类和Ⅴ类。目前，OYE的分类仍在争论中[3]。

老黄酶中所有的已知酶都具有典型的“TIM-barrel”结构，其结构内部是由八个β折叠形成的β桶状结构，β桶状结构被八个α-螺旋包围，β折叠与α-螺旋之间通过蛋白质Loop结构连接。老黄酶N端上存在β-发夹结构，可关闭N端侧的β桶状结构。老黄酶C端非共价结合了黄素单核苷酸(FMN)，C端相连的Loop结构与FMN组成了酶的活性中心[4,5]。

“经典型”和“嗜热型”OYEs的区别在于，“经典型”OYEs通常由单体或二聚体组成，而“嗜热型”OYEs通过疏水作用将二聚体相互聚合形成四聚体，因此又被称为“二聚体的二聚体”[6,7]。新发现的三类老黄酶(OYE III类、IV类和Ⅴ类)的蛋白质结构特征尚未解析透彻。

老黄酶有广泛的底物谱，能够催化不同的底物类型。例如，带有吸电子基团(包括酮醛、醛、硝基、羧酸、酯、酸酐、内酯、亚胺等)的α,β-不饱和化合物。以下仅列举了三类实例：

烯还原酶作为绿色生物催化剂，在不对称还原碳碳双键上展现出了诸多优势：1) 反应会产生一个或两个手性中心；2) 反应为一步酶法，工艺简单；3) 反应条件温和。

烯还原酶不对称催化机制包含了两个半反应过程，还原半反应和氧化半反应(见图1)。在还原半反应过程中，NADPH作为电子供体向FMN传递质子后，FMN被激活为还原态的FMNH2。在氧化半反应过程中，底物上的烯烃被酶激活，C=C键的电子密度下降，从而有利于FMNH2上的氢化物攻击C=C键上的Cβ。附近酸性氨基酸残基(通常为保守酪氨酸)的质子被定向转移到Cα上，完成C=C 键的不对称氢化。

图1. 烯还原酶催化机理[11]

尚科生物从2007年来就专注于生物酶和生物催化技术以及合成生物学技术的开发与应用研究。尚科生物现有的烯还原酶酶库(尚科生物代号：ES-ERED)中包含51种不同的烯还原酶，可以为客户提供酶筛选、酶促反应工艺优化、酶改造和生产供应服务。

参考文献

[1] Christin P, David F, et al. ChemBioChem 2019, 20: 1569-1577.

[2] Toogood H S, Gardiner J M and Scrutton N S. Chemical Catalystand Chemistry, 2010, 2(8): 892-914.

[3] Pters C, Frasson D, Sievers M, et al. ChemBioChem, 2019, 20(12): 1569-1577.

[4] Karina K, Teresa B, et al.The Journal of Biological Chemistry, 2005, 280(30): 27904-27913.

[5] Diederik J, Bryan T, et al. Biochemical and Biophysical Research Communications,2010, 393: 426–431.

[6] Parmeggiani F, Brenna E, et al. ChemBioChem, 2022, 23(1): e202100445.

[7] 李炳娟, 刘金锭, 等. 中国生物工程杂志, 2020, 40(3): 163-169.

[8] Wang Y, Bartlett M J, et al. ACS Catalysis, 2017, 7(4): 2548–2552.

[9] Edyta B, Tina R, et al. Angewandte Chemie-International Edition, 2013, 52(35):9323-9326.

[10] Magdalena A. SwiderskaJon D. Organic Letters, 2006, 8(26): 6131-6133.

[11] 张杰, 谷氨酸棒杆菌OYE 酶的功能鉴定、半理性设计改造与应用.[D].无锡: 江南大学, 2023.

责任编辑：青霉素

声明：本文系药智网转载内容，图片、文字版权归原作者所有，转载目的在于传递更多信息，并不代表本平台观点。如涉及作品内容、版权和其它问题，请在本平台留言，我们将在第一时间删除。