蓝藻源老黄酶CtOYE的定向进化实现(E/Z)-柠檬醛高效不对称合成(R)-香茅醛

为解决(R)-香茅醛（L-薄荷醇关键前体）生物合成中野生型老黄酶（OYEs）催化效率低、立体选择性差的问题，研究人员通过蛋白质定向进化技术对嗜热蓝藻(Chroococcidiopsis thermalis)来源的CtOYE进行改造。基于序列比对和分子对接，对103/351位点进行饱和突变，获得W103E/M/P等单突变体（ee>99%，转化率>71%）及双突变体Y351Q/W103E（ee>99%，转化率83.2%），为香料工业提供高效生物催化剂。

　　

这项突破性研究展示了如何通过分子剪刀——蛋白质定向进化技术，对蓝藻(Chroococcidiopsis thermalis)来源的老黄酶(old yellow enzyme, CtOYE)进行精准改造。就像给酶分子做"显微手术"一样，研究者通过序列比对和计算机辅助的分子对接(molecular docking)，锁定103和351两个关键氨基酸位点作为"手术靶点"。

经过精心设计的"氨基酸替换方案"，最终获得三株单点突变体：CtOYE-W103E、CtOYE-W103M和CtOYE-W103P。这些改造后的酶化身成为高效"分子工厂"，在催化(E/Z)-柠檬醛不对称还原反应时，不仅产物(R)-香茅醛的立体选择性(ee)突破99%大关，转化率也达到71%以上。更令人振奋的是双突变体CtOYE-Y351Q/W103E的表现——83.2%的转化率配合>99%的ee值，完美解决了野生型酶"效率低、选择性差"的双重困境。

这项成果为香料工业中L-薄荷醇（全球三大香料之一）的绿色生物制造提供了关键技术支持，展示了合成生物学在精细化学品生产中的巨大潜力。