II型灵芝酸是产自中药材灵芝的羊毛甾烷型三萜类化合物，作为主要的药用活性成分具有显著的抗癌、抗转移和高血压等生物活性。因此，灵芝酸的高效生物合成机制对于揭示中药的物质基础和加速新药开发具有特别重要的意义。然而，由于灵芝酸生物合成过程具有复杂的调控机制、药用灵芝没有成熟的遗传操作以及生物合成途径中有许多功能未知的细胞色素P450（CYP），这是一项极具挑战性的任务。

        上海交大肖晗课题组与其合作者在前期工作中鉴定了一个膜锚定的混杂细胞色素P450酶CYP512W2，推测可以氧化C7（或C11）和C15形成两种重要的灵芝酸GA-Y和GA-Jb，但它们的催化途径尚不清楚。有鉴于此，最近该课题组与其合作者通过对灵芝酸的生物合成机制的研究，结合理性蛋白质工程化对CYP512W2进行分子改造，实现了灵芝酸GA-Y和GA-Jb的高效生物合成。

图片来源：ACS Catal.

        首先，将计算辅助设计与实验验证相结合，确定了对CYP512W2催化活性至关重要的关键残基I108、M114、M213、L294和Y482。

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        然后，将这些重要的氨基酸残基进行点突变后，获得的突变体显著提高了生物合成GA-Jb和/或GA-Y的产量。

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       分子动力学分析表明，突变体I108A中有利于C7和C15构象的比例增加，突变体Y482F中的活性口袋和底物入口变大。此外，M213R中C7构象的轻微改善和C15构象的减少可能归因于静电吸引介导的底物构象的调节。CYP512W2中这些残基的成功鉴定为高效生物合成灵芝酸的微生物细胞工厂的设计提供了见解。

图片来源：ACS Catal.

原文标题：Rational Engineering of a Membrane-Anchored Promiscuous Cytochrome P450 for the Efficient Biosynthesis of Valuable Ganoderic Acids

ACS Catal. 2023, 13, 15673−15681

原文作者：Yuhuan Luo,† Zeqian Du,† Chenjian Jiang,† Ziqian Yu, Jian-Jiang Zhong,* Ting Shi,* and Han Xiao*