近期，我校生物工程学院生物催化与生物炼制研究团队在蛋白质工程改造铜绿假单胞菌来源4-羟基苯乙酸3-羟基化酶用于催化阿魏酸的邻位羟基化方面取得重要进展，研究成果“Engineering of 4-hydroxyphenylacetate 3-hydroxylase derived from Pseudomonas aeruginosa for the ortho-hydroxylation of ferulic acid”正式发表于International Journal of Biological Macromolecules (IF = 8.20) (https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.130545)。
5-羟基阿魏酸（5-OHFA）是阿魏酸（FA）的邻羟基化衍生物，具有更强的抗氧化能力和水溶性，在医药、食品添加剂、化妆品等行业具有巨大的应用潜力。5-羟基阿魏酸通常是由邻位羟化酶在阿魏酸的C5位插入一个羟基生成的。4-羟基苯基乙酸3-羟化酶(4HPA3Hs)是一类细菌中双组份黄素依赖性单加氧酶，包括加氧酶组分(HpaB, EC 1.14.14.9)和还原酶组分(HpaC, EC 1.5.1.36)，能实现多种酚类化合物的邻位羟基化。
郑璞教授团队成功地利用了源自铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的4-羟基苯乙酸3-羟基化酶（4HPA3Hs）催化阿魏酸合成5-羟基阿魏酸。然后通过优化了氧化酶组分（PaHpaB）和还原酶组分（PaHpaC）的共表达以及全细胞催化条件的优化，工程菌株BC将2g/L 的FA的产率从39%提高到75%。通过对PaHpaB进行通道工程，获得的突变体F301A和Q376A几乎完全转化了2 g/L的FA。进一步地，多重突变体L214A/F301A/Q376A在12小时内将4 g/L FA转化为5-OHFA，产率达到99.9%，比野生型高出约2.39倍。L214A/F301A/Q376A的kcat/Km值约为野生型的307倍。对三维结构模型的分析表明，L214、F301和Q376突变为Ala，极大地缩短了氨基酸的侧链并拓宽了通道尺寸，从而显著提高了L214A/F301A/Q376A的催化效率。这种5-OHFA的生物合成方法简单、高效、绿色，表明其可用于多酚类化合物的高效生物合成。
江南大学2020级博士生孙萍为该文章第一作者，郑璞教授为该论文的通讯作者。
近年来，我校生物工程学院郑璞教授团队在酶改造与生物催化方面取得明显进展，并取得了一系列原创性研究成果，部分成果已发表在Chemistry-A European Journal (2024), Journal of Agricultural and Food Chemistry (2023), Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (2023), Bioresource Technology (2021), ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2020)等本领域权威期刊。
