揭示Acinetobacter sp. YT-02环己胺氧化酶晶体结构：活性中心关键残基对催化效率与底物特异性的调控机制

本研究解析了Acinetobacter sp. YT-02来源的环己胺氧化酶(CHAOYT-02)的1.49?高分辨率晶体结构，通过分子动力学模拟和单点突变(W70A/Y440A等9个突变体)实验，首次阐明Leu302/Trp70等残基构成的活性口袋与中间口袋的协同作用机制，揭示其催化效率较同源酶CHAOIH-35A提升10倍的结构基础，为环境有毒胺类降解和手性药物合成提供理论支撑。

　　

在化工生产和农药制造过程中，胺类化合物作为重要原料被广泛使用，但其不当排放会严重污染水土环境并威胁人类健康。微生物降解因其环境友好特性成为处理此类污染的理想方式，其中依赖黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的胺氧化酶扮演关键角色。环己胺氧化酶(CHAO)能催化环己胺转化为环己酮，是微生物降解路径的起始酶。尽管来自Brevibacterium oxydans IH-35A的CHAO_IH-35A已被深入研究，但Acinetobacter sp. YT-02来源的CHAO_YT-02展现出高达10倍的催化效率，其分子机制却始终成谜。

为揭示这一现象的结构基础，中国科学院微生物研究所的研究团队通过X射线晶体学、分子动力学模拟和系统突变策略，成功解析了CHAO_YT-02的原子结构，相关成果发表于《Enzyme and Microbial Technology》。研究采用分子置换法解析1.49?分辨率晶体结构，运用GROMACS软件进行分子动力学模拟计算结合自由能，并构建W70A/Y440A等9个单点突变体进行酶活测定。

主要结果

1. 晶体结构解析：CHAO_YT-02单体结构与CHAO_IH-35A相似度达48%，但活性中心由Leu302/Trp70/Phe197/Phe349/Tyr440构成独特口袋，Ile180/Leu181/Trp332残基形成分隔活性口袋与中间口袋的"分子门控"。
2. 分子动力学模拟：揭示底物进入和产物释放的动态路径，发现中间口袋可能参与催化过程中的构象调节。
3. 突变体分析：F197A突变导致酶活完全丧失，证实Phe197对维持活性中心构象的关键作用；W70A和Y440A突变使底物特异性显著改变，显示Trp70/Tyr440直接参与底物识别。

结论与意义
该研究首次阐明CHAO_YT-02高效催化的结构机制：活性中心残基的疏水相互作用与"分子门控"的协同效应共同决定其优越性能。特别发现Tyr440通过氢键固定底物的特性在同类酶中独树一帜，这为设计高效胺类降解酶提供了新思路。在应用层面，研究不仅为环境污染物治理提供理论依据，更因环己酮是手性药物合成的重要前体，该发现对绿色制药工艺开发具有潜在价值。作者团队特别指出，未来可通过定向进化改造W332等门控残基，进一步优化酶的工业适用性。