近期，我校3044am永利集团3044noc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 =/info/1021/ /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。
3044am永利集团3044noc2020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3044am永利集团3044noc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。
