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美国能源部（DOE）国家可再生能源实验室（NREL）的国际研究团队，发现并表征了一种新型细胞色素酶P，这是一种提高植物主要成分——木质素转化为有价值产品（如尼龙等塑料、化学品等）的关键催化酶。研究人员研究了酶的作用原理，得出重要结论，一起看看吧！
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细胞色素P是地球上最通用的酶之一，这些蛋白质广泛存在于人体内，可参与许多代谢途径，包括代谢潜在的有*化合物。细胞色素P已经研究了几十年，并被分为家族A到M。
MichaelCrowley（左），ChristopherJohnson和GreggBeckham是NatureCommunications新论文的共同作者
摄影：DennisSchroeder/NREL
近期发表在《自然通讯》上的文章——《ApromiscuouscytochromeParomaticO-demethylaseforligninbioconversion》概述了该团队成员如何确定以前为表征的细胞色素P的分子结构，结果证明其具有完全不同的双组分结构，代表一种新的P——家族N。深度了解酶的结构和功能有助于科学家改变微生物，从而增强植物生物质——木质素生物转化为有价值产品的过程，P会是一个很好的起点。
“细胞色素P通过精心设计，可以完成生物技术应用中非常重要的各种功能，”NREL的高级研究员，该论文的作者之一GreggBeckham说，“这些酶被设计的更快、更好、更专一、更有，它们是生物技术的多功能、高塑性支架，已经进行了数十年的定向进化和蛋白质工程来调整细胞色素P。
当Beckham要求NREL国家生物能源中心的分子生物学家，该研究的共同作者ChristopherJohnson找到一种可以将愈创木酚转化为邻苯二酚的酶时，发现新一类细胞色素P。愈创木酚是木质素最简单的结构单体之一，苯邻二酚可以分解为粘康酸盐（酯），这是一种在生产多种生物塑料时非常重要的平台化学品。ChristopherJohnson发现的这种细胞色素P，可以一步将愈创木酚转化为邻苯二酚。为了使其发挥最大的效果，团队需要了解酶的工作原理，这需要努力了解并建立其分子结构。
研究人员研究了酶的作用原理，很快意识到这种细胞色素P不仅仅是愈创木酚的催化专家，也是一个能够对各种物质进行去甲基化的“全才”。去甲基化是去除甲基集团的简单化学反应，木质素的微生物转化就是依赖于这种关键反应。”这种新的细胞色素酶P是混杂的，可以降解许多不同基质的木质素，”Beckham提到，”这很好，因为这意味着它可以被设计成特定的分子专家。”
除了NREL，这项研究涉及多学科合作，涵盖了结构生物学，生物化学，分子动力学和量子化学方面的一系列专业知识。蒙大拿州立大学，乔治亚大学，加州大学洛杉矶分校，巴西的坎皮纳斯大学，以及英国的朴茨茅斯大学的研究人员都成参与进来。
来自世界各地的研究学者组建的该团队开发了一种新的范例，用于研究木质素微生物转化中最重要的反应之一：芳香族去甲基化，确保木质素变为更有价值的产品。Beckham补充到，“现在我们拥有了一种最著名的、多用途的、可开发的、可进化的酶，这将作为生物技术的立足点，促进催化酶更好的发展。”
该研究得到了美国能源部生物能源技术办公室的大力支持。NREL是美国能源部的可再生能源和能源效率研究与开发的主要国家实验室。
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