综述：双功能脂肪酸双加氧酶与丙二烯氧化物、环氧醇或二醇合酶活性的结构比较

这篇综述深入解析了双功能脂肪酸双加氧酶（DOXs）及其融合细胞色素P450（CYP）结构域在催化不饱和C18 脂肪酸氧化中的分子机制，重点比较了丙二烯氧化物合酶（AOS）、环氧醇合酶（EAS）和二醇合酶（LDS）的活性位点特征。通过AlphaFold2（AF2）模型揭示了底物识别位点（SRSs）的精细结构差异，阐明了血红素铁周围极性/非极性残基对氧-氧键均裂（homolytic）或异裂（heterolytic）的关键调控作用，为真菌病原体靶点开发和氧化酶进化研究提供了新视角。

　　

引言

氧脂素作为氧化不饱和脂肪酸及其代谢产物，在人类和低等生物中扮演重要角色。其中，花生四烯酸通过环氧化酶（COXs）、脂氧合酶（LOXs）和细胞色素P450（CYPs）转化为前列腺素（PGs）、氢过氧化物等生物活性介质，参与生殖、癌症、炎症和心血管疾病等病理生理过程。真菌中，C₁₈
脂肪酸通过非血红素铁/锰LOXs或血红素双加氧酶（DOXs）氧化，后者常与CYP融合形成双功能酶，催化二醇、环氧醇和丙二烯氧化物等八碳衍生物合成，涉及宿主-病原体互作和信号传递。

DOXs与CYP融合伙伴的结构特征

双功能DOXs属于过氧化物酶-环氧化酶超家族，其CYP结构域通过"分流路径"（shunt pathway）激活血红素铁，形成类似化合物0（Fe^III
[HOOR]）的中间体，进而通过均裂或异裂产生化合物I（Fe^IV
O^+•
）或化合物II（Fe^IV
OH），分别导向二醇或环氧化物/丙二烯氧化物合成。AF2模型显示，8R
-LDS、10R
-EAS和8/9-AOS的底物识别位点（SRS4）存在显著差异：LDS和EAS的SRS4含Asn残基与血红素铁相对，而AOS则被Thr或非极性残基（Ile/Val/Ala）取代。这种差异可能影响氢过氧化物键的断裂方式，但极性残基并非绝对必需。

催化机制与结构基础

8R
-LDS通过异裂机制将8R
-HPODE转化为二醇，依赖化合物I的强氧化能力；10R
-EAS则类似地催化12,13-环氧化。相比之下，8/9-AOS通过均裂产生丙二烯氧化物前体，化合物II从C10/C11夺取氢原子。AF2模型揭示，尽管SRS4残基性质（极性/非极性）不同，均能支持相应反应，暗示局部微环境而非单一残基决定反应特异性。与植物AOS（Cyp74A）和人类CYP8A1（PGIS）、CYP5A1（TXS）的比较显示，尽管序列同源性低，但蛋白折叠和活性位点几何结构保守。

技术突破与局限

AF2模型以pLDDT评分量化预测置信度，全局pLDDT>85的模型C_α
原子误差约0.6-1.1?，但柔性区域（如αG′环）和辅因子结合位点仍需实验验证。值得注意的是，SRS4中Gln替换虽改变氧合位置，但其酰胺基团并非催化必需，提示底物定位可能更多依赖整体腔室拓扑结构。

展望

这些发现为设计特异性抑制剂靶向真菌DOXs提供结构基础，并深化了对血红素酶催化多样性的理解。未来研究可结合分子动力学模拟和定向突变，验证AF2预测的活性位点动态特征，特别是在氧-氧键断裂的过渡态调控方面。