GMHpaB：一种具有双辅因子兼容性的耐热4-羟基苯乙酸-3-单加氧酶的生化与结构解析

为解决工业高温环境中酚类污染物降解效率低的问题，研究人员对嗜热菌Geobacillus mahadii来源的4-羟基苯乙酸-3-单加氧酶（GMHpaB）展开研究。该酶在55°C下保持96%活性，且能同时利用FMN/FAD辅因子（活性提升250%/383%），其独特的Glu212残基结构为双辅因子兼容性提供分子基础，为高温生物催化提供了新工具。

　　

酚类污染物4-羟基苯乙酸（4-HPA）是木质素降解的主要副产物，广泛存在于橄榄油工业废水等环境中，传统降解酶在高温工业条件下易失活。马来西亚高等教育部资助、马来西亚工艺大学（Universiti Teknologi Malaysia）Nor Asyikin Che Husain团队从马来西亚双溪克拉（Sungai Klah）温泉分离的嗜热菌Geobacillus mahadii Geo-05中，鉴定出一种耐热双组分单加氧酶GMHpaB，其研究成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用基因克隆（E. coli BL21表达系统）、光谱分析（375 nm特征吸收峰）、酶动力学测试（55°C最适温度）和X射线晶体学（英国钻石光源I04线站）等技术，结合生物信息学工具（SignalP 6.0、ProtParam）进行系统表征。

【Sequence identification of GMHpaB】

通过序列比对发现GMHpaB与Geobacillus sp. Y412MC52同源酶有99.6%相似性，pI值5.89，无信号肽，亲水性（GRAVY指数-0.312）提示其为胞内酶。

【Bioinformatic sequence analysis】

结构预测显示GMHpaB属于D类黄素依赖单加氧酶（酰基辅酶A脱氢酶样折叠），但具有独特的环状构象。关键残基Glu²¹²位于底物结合环，可能通过稳定黄素结合环实现FMN/FAD双辅因子兼容。

【结论】

GMHpaB在55°C维持30分钟仍保留96%活性，辅因子添加使活性提升达383%，其热稳定性源于嗜热菌特有的刚性结构。晶体结构揭示的"双环互锁"机制（flavin-binding loop与substrate-binding loop通过Glu²¹²形成氢键网络）为首次报道，这为设计宽温域、多辅因子酶提供了新思路。该研究不仅拓展了对极端环境酶适应机制的认识，更为高温废水处理、抗生素合成等工业应用提供了候选催化剂。