与天然P450酶相比，“双功能小分子协同的人工P450过加氧酶”具有独特的催化特征：（1）解除了P450BM3酶工程改造中对高度保守位点T268的突变限制，T268位于血红素活性中心的最近端，是天然酶中诱导催化活性中间体形成的关键残基，同时其对底物结合构象有明显调节作用，T268的可突变为催化反应的区域和立体选择性控制提供了更多的可能；（2）双功能小分子N-(w-咪唑基)-己酰基-L-苯丙氨酸衍生物（N-(w-imidazolyl)-hexanoyl-L-phenylalanine, Im-C6-Phe）在发挥助催化作用的同时也可调节底物的结合构象，进而影响反应的区域和立体选择性。

在上述研究基础上，研究人员利用P450酶的半理性设计和双功能小分子协同P450催化策略有机结合，通过对T268位点作用的系统研究及与F87位点的组合突变，并结合底物空腔周围位点的迭代突变，实现了苯乙烯的高度不对称环氧化，(R)-氧化苯乙烯的对映选择性可达99% ee，催化活性同样十分优异，反应总转化数实现了目前P450过加氧酶催化苯乙烯环氧化的最优性能（如图）。取代苯乙烯的底物拓展同样呈现优异的不对称催化性能，(R)-氯/氟代氧化苯乙烯的对映选择性均可实现95% ee-99% ee。典型突变的半制备量反应可保持(R)-氧化苯乙烯的高度对映选择性，分离产率达43%以上。该研究显示蛋白质工程与双功能小分子协同P450过加氧酶催化策略组合可为酶促烯烃不对称环氧化提供一条新途径，拓展了P450酶的催化应用范围。

近日，相关研究成果发表在Chemical Science上，并被选为封面文章（Back Cover）。单碳酶催化研究组博士赵盼霞、陈杰为论文的共同第一作者，丛志奇为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金面上项目、青岛市创新领军人才计划、青岛能源所所内合作基金及山东省合成生物技术创新中心等的支持。

双功能小分子协同P450过加氧酶催化苯乙烯不对称环氧化反应