铰链环改造：提升 Baeyer-Villiger 单加氧酶中氢负离子转移效率的新策略

为加速使用烟酰胺辅因子（nicotinamide cofactors）的生物催化氧化还原反应，研究人员对 AcPSMO（Acinetobacter calcoaceticus prazole sulfide monooxygenase）的铰链环进行改造。结果发现突变体催化效率大幅提升，且该策略对其他 BVMOs（Baeyer-Villiger monooxygenases）也有效，为提升烟酰胺辅因子催化效率提供新策略。

　　在自然界中，烟酰胺辅因子对于多种生物催化氧化还原反应中氢负离子的转移至关重要。此前，人们尝试通过重塑各种氧化还原酶的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NAD (P) H）结合口袋来提高其催化效率。本研究则另辟蹊径，对活性位点之外连接不动杆菌唑硫化物单加氧酶（AcPSMO，Acinetobacter calcoaceticus prazole sulfide monooxygenase）中黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和 NADP 结合结构域的铰链环进行改造。
有两个五位点突变体在使用 NADPH 和 NADH 时，催化效率显著提高。其中一个五位点突变体使用 NADPH 的催化效率比野生型提高了 87.5 倍，另一个使用 NADH 的催化效率比 L143P 突变体（野生型几乎检测不到活性）提高了 12.9 倍。这些AcPSMO 突变体还能接纳两种之前不起反应的烟酰胺辅因子仿生类似物作为氢负离子供体。
X 射线晶体结构和分子动力学模拟显示，这些突变使结合的 NAD (P) H 和 FAD 相互靠近。在其他几种 Baeyer-Villiger 单加氧酶（BVMOs）中引入类似突变，也增强了它们的催化活性。因此，铰链环改造是提高 BVMOs 中烟酰胺辅因子反应活性的有效替代策略。