細胞色素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)與一氧化碳結合后在450 nm處的特征吸收峰而得名。P450酶廣泛存在于動植物和微生物體內，具有底物多樣性和催化反應類型多樣性的特點，在天然產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隊在P450酶的生化功能、催化機制及蛋白結構等方面開展了系列研究，相關成果發(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，受到了國內外同行的廣泛關注，近期應邀于天然產物領域權威綜述期刊Natural Product Reports（《天然產物報告》）發(fā)表題為“Expansion of chemical space for natural products by uncommon P450 reactions”的封面文章，對上述成果及近期文獻報道中的“非常規(guī)”P450反應進行了回顧和展望。
文章首先對天然產物生物合成以及P450酶在此過程中發(fā)揮的重要作用進行了介紹，并對經(jīng)典的P450催化機理進行了概述。隨后文章簡述了天然產物生物合成過程中P450催化的“常規(guī)”反應類型（羥化、環(huán)氧化反應）。接下來，文章重點針對“非常規(guī)”P450反應進行了詳細綜述，該部分內容通過引述近年來發(fā)現(xiàn)的P450酶反應相關的“新化學”（New chemistry）、“骨架構建”（Skeleton construction）及“結構重塑”（Structure re-shaping）中的經(jīng)典案例，以獨特的反應機理為視角，對“非常規(guī)”P450反應在拓展天然產物骨架及結構多樣性中發(fā)揮的重要作用進行了分類、歸納和總結。值得一提的是，李盛英團隊發(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生新的反應活性，文章對這些新發(fā)現(xiàn)首次進行了系統(tǒng)綜述。最后，文章對天然產物生物合成過程中“非常規(guī)”P450酶的催化邏輯進行了提煉總結，并對“非常規(guī)”P450反應的未來研究方向和前景進行了展望。
在Natural Product Reports 2017年第9期的封面圖片中，李盛英團隊從底蘊深厚的中國傳統(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酶在拓展天然產物結構多樣性中發(fā)揮的多變作用。
本綜述文章及相關系列研究得到了國家自然科學基金委員會“優(yōu)秀青年基金”（31422002）、山東省自然科學基金“杰出青年基金”（JQ201407）、中國科學院前沿重點研究計劃項目（QYZDB-SSW-SMC042）以及研究所“一三五”重點培育方向項目的資助。封面圖片對“孫悟空”經(jīng)典卡通形象的使用及修改得到了上海美術電影制片廠的官方授權。（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
