近日，天然产物研究领域1区期刊Organic Letters在线刊登了董廖斌教授团队在紫杉二烯氧化酶基因挖掘的最新研究成果“Cytochrome P450-mediated skeleton rearrangement of taxadiene in an engineered Escherichia coli system”。课题组2021级硕士研究生肖志禧、博士后杨谦和2021级博士研究生林小栩为本文的共同第一作者，董廖斌教授为唯一通讯作者。

紫杉醇作为有效抗肿瘤药物，能够通过微管超稳定诱导有丝分裂阻滞，治疗包括卵巢癌、乳腺癌在内的多种癌症。在其化学全合成领域，世界范围内有超过60个课题组开发了逾10条合成路线，然而惰性C—H键的选择性功能化始终是在合成过程中的一大挑战。为此，团队提出了一种化学酶合成策略，首先通过工程化的大肠杆菌平台对紫杉烷骨架进行初步重建，并结合特定的细胞色素P450（一种含血红素的单加氧酶）及有机化学手段对骨架进行后修饰，从而实现C—H键的立体选择性和区域选择性功能化。

团队利用先前开发的大肠杆菌生产萜类化合物的体系高效生产紫杉二烯，基于此平台团队发现CYP701A8能激活紫杉二烯的惰性C—H键，并发生骨架重排产生3种氧化产物，其中包括2种新型紫杉烷二萜骨架。体外纯酶反应和喂养实验进一步验证了CYP701A8的功能。最后，量子计算揭示了这些氧化产物形成过程中一个有趣的碳正离子重排机制。该项研究不仅丰富了紫杉烷二萜骨架的多样性，还突显了CYP701A8作为生物催化剂在合成新型紫杉烷二萜方面的潜力，为紫杉醇的化学酶法合成及合成生物学领域提供了新的工具。

上述工作得到了国家自然科学基金面上项目（NSFC82073746），国家青年人才项目，“江苏特聘教授”及江苏省卓越博士后计划等项目资助。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.orglett.4c00103

工程大肠杆菌体系中细胞色素 P450 介导的紫杉二烯骨架重排