［本站讯］细胞色素P450酶可在温和条件下实现有机化合物中C−H键选择性氧化，具备传统化学催化剂难以比拟的优势，被誉为“自然界中的万能催化剂”。其中，P450单加氧酶在催化反应中需依靠氧化还原伴侣将电子传递至血红素铁活性中心，从而实现分子氧的活化。然而，其依赖昂贵辅因子NAD(P)H及电子传递效率低下等问题极大地限制了P450单加氧酶的体外应用。相较而言，以CYP152家族为代表的P450过加氧酶则可直接利用廉价的H₂O₂作为电子供体实现底物转化，在生物催化领域展现了极佳的应用前景。

微生物改造技术全国重点实验室李盛英教授团队长期从事微生物来源CYP152过加氧酶的催化机制、元件挖掘、酶工程改造、底物谱拓展及功能应用研究，并取得一系列的重要研究成果（Angew. Chem. Int. Ed.2025, 2021;Sci. Bull.2024;Biotechnol. Biofuels2020, 2019, 2017, 2015, 2014；ChemCatChem2019;Sci. Rep.2017）。

近日，该团队在权威期刊Science Bulletin发表了题为“Efficient and enantioselective biosynthesis of (R)-mandelic acid derivatives using CYP152 peroxygenases”的研究论文。该研究建立了一种由CYP152家族过加氧酶介导的绿色、高效且对映选择性优异的(R)-扁桃酸及其衍生物的生物合成新策略，进一步拓展了CYP152过加氧酶在手性高附加值化合物制备中的潜在应用场景。

(R)-扁桃酸及其衍生物作为重要的手性拆分试剂与药物合成前体，广泛应用于医药、化工等领域。然而，不对称合成(R)-扁桃酸的主流方法仍存在诸多局限，如产率和对映选择性较低、反应条件苛刻、成本高昂及环境污染等。因此，开发绿色高效的替代生物催化体系一直备受关注。在本研究中，研究人员基于CYP152过加氧酶通过保守精氨酸与天然底物脂肪酸的羧基形成盐桥，从而实现底物锚定并协助完成酸碱催化这一机制，以廉价易得的苯乙酸及其衍生物出发，以期实现扁桃酸的一步生物合成。首先，通过筛选野生型CYP152过加氧酶及底物通道改造，研究人员获得了对苯乙酸催化效率及对映选择性较佳的突变体P450_BSβ-F46A和P450_BSβ-F292A。进而，利用该人工生物催化体系可实现多种苯乙酸衍生物的α-羟基化反应并合成相应的(R)-扁桃酸衍生物（共17个实例），展现出优异的总催化转换数（最高达11,722）和对映体过量（ee）值（10个实例>99%）。最后，研究人员成功实现了(R)-扁桃酸与(R)-对氟扁桃酸的半制备级酶催化合成，并获得了高分离收率（均>92%）。

本研究构建了一种催化芳香族羧酸类底物C(sp³)–H对映选择性α-羟基化反应的生物转化平台。与既有策略相比，CYP152过加氧酶突变体可实现一步式、绿色可持续且具备高原子经济性的(R)-扁桃酸及其衍生物的生物合成，突显了该简洁P450过加氧酶催化体系的潜在应用价值。本研究不仅在现有研究基础上拓展了CYP152过加氧酶的底物谱，还为手性羟基酸高效合成提供了新思路，为合成化学与药物化学领域的重要手性前体的制备开辟了新途径。

李盛英教授为论文通讯作者，微生物技术研究院已出站博士后李众、副研究员蒋媛媛为论文共同第一作者。山东大学微生物改造技术全国重点实验室为第一完成和通讯单位。本研究工作得到了国家自然科学基金，山东省自然科学基金等科研项目的支持。山东大学微生物改造技术全国重点实验室生命环境研究公共技术平台为该工作提供了重要技术支持。