醇氧化酶简介

醇氧化酶（Alcohol oxidase，AOX）是一类能够催化醇类底物上的羟基氧化为羰基生成相应醛酮类化合物的氧化酶，不需要额外添加辅因子，仅需要氧气作为电子受体。这方面不同于醇脱氢酶，醇脱氢酶是利用辅因子NAD(P)H来可逆地生成羰基化合物。醇氧化酶的反应式如图1所示。

图1.醇氧化酶反应式

大多数醇氧化酶是黄素氧化酶，含有黄素辅助因子（黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)或黄素单核苷酸(FMN)）。大多数黄素依赖型醇氧化酶属于结构相似的葡萄糖-甲醇-胆碱氧化酶（GMC）家族或香草醇氧化酶（VAO）家族^[2]。每个家族的成员都具有保守的黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）结合域和可变的底物结合域。也正是该底物结合域决定了酶活性中心的结构以及酶的底物特异性^[3,4]。

醇氧化酶因底物可分为短链醇氧化酶（SCAO）、长链醇氧化酶（LCAO）、芳香醇氧化酶（AAO）和仲醇氧化酶（SAO）^[1]。

醇氧化酶能够利用氧气催化醇类化合物生成对应的羰基化合物，同时释放H₂O₂。副产物H2O2累积可能会严重抑制酶活，甚至蛋白变性，因此醇氧化酶常与过氧化氢酶偶联，避免反应产物中副产物H2O2[5]的累积，具体实例如下：

实例1、制备L-果糖^[5]

实例2、制备2-羟基酸^[6]

实例3、制备草甘膦^[7]

AOX作为绿色生物催化剂，可以在温和的条件下催化醇类化合物生成对应的羰基化合物，比起化学法使用的昂贵金属催化剂，有着更经济和环保的优势。

醇氧化酶的催化机理^[8]

醇氧化酶的催化反应分为两部分，分别为还原半反应和氧化半反应，如图2所示。在还原半反应中，底物将两个电子转移到FAD的N5原子，并在组氨酸（His561）的作用下去质子化，生成醛酮类产物。氧化态的FAD接收电子后，变成还原态FAD。在氧化半反应中，还原态FAD被分子氧重新氧化。

图2.醇氧化酶的催化机理

醇氧化酶酶库和酶开发服务介绍

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。尚科生物现有的醇氧化酶酶库(尚科生物代号：ES-AOX)中包含6种不同的醇氧化酶，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。

四、参考文献

[1]Pranab Goswami,Soma Sekhar R et al.Appl Microbiol Biotechnol(2013)97:4259–4275.

[2]T A Ewing,M W Fraaijeet al.Science of Synthesis:Biocatalysis in Organic Synthesis(2015):157-185.

[3]Kiess M,Hecht H J,Kalisz H M,Eur J Biochem(1998)252:90-99.

[4]Fraaije M W,van Berkelv et al.Trends Biochem.Sci.,(1998)23,206.

[5]Dunming Zhu,Ling Hua.Biocatalysis for the Pharmaceutical Industry:Discovery,Development,and Manufacturing(2009):121-151.

[6]Waldemar Adam,Michael Lazarus et al.Tetrahedron:Asymmetry,(1998),9:351-355.

[7]John E.Gavagan,Susan K.Fager et al.J.Org.Chem.(1997),62:5419-5427.

[8]吴斌,黄孢原毛平革菌醇氧化酶PcAOx底物选择性分子机制的研究.[D].广东:华南理工大学,2023.

责任编辑：琉璃

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