近日，中国水产科学研究院黄海水产研究所海洋生物酶工程创新团队在木质素芳香醚单体衍生物生物转化领域取得了重要研究进展，相关成果发表在生化与分子生物学领域国际著名期刊《International Journal of Biological Macromolecules》，并获授权国家发明专利1项（专利号：ZL 2024 1 1287684.8）。

木质素是地球上最丰富的可再生芳香族聚合物之一，其高效降解与资源化利用在生物炼制和可持续化工领域具有重要意义。其中，木质素芳香醚单体的脱甲基化是木质素生物降解与高值化利用中的关键步骤，也是制约木质素资源化利用的主要瓶颈之一，尤其是S-木质素的双脱甲基化难度更大。然而，现有的酶催化体系存在催化效率低、辅因子依赖性强及稳定性差等问题，极大限制了其在木质素衍生化合物降解与转化中的应用。因此，开发高效、稳定的脱甲基化生物催化体系，对于木质素的高值化利用具有重要的科学价值和应用前景。

研究团队通过计算机模拟、基因工程及化学修饰等多维优化策略，构建了一种基于细胞色素P450BM3-糖醇氧化酶（Sugar Alcohol Oxidase，AldO）的复合生物催化体系，在双功能小分子（Dual functional small molecule，DFSM）的辅助下，实现了愈创木酚（G-木质素单体）的高效脱甲基化（TON=1895±4）和2, 6-二甲氧基苯酚（S-木质素单体）的双脱甲基转化（TON=483±7）。该生物催化体系经济实用，为木质素芳香族化合物的生物催化降解提供了创新性的解决方案。该研究不仅拓宽了血红素蛋白的应用领域，也为人工金属酶的理性设计与应用提供了新的理论依据和技术路径。

细胞色素P450BM3/AldO体系催化木质素芳香醚单体衍生物脱甲基化示意图

黄海所2022级硕士研究生赵思佳为《International Journal of Biological Macromolecules》论文的第一作者，徐甲坤研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S014181302503 3203