一个英美工程团队发现了细胞色素 P450 的新家族酶，或可成为降解植物木质素并将其转化为高价值尼龙、生物塑胶、化学品、燃料等产品的关键。
木质素（lignin）是一类有机聚合物，其复杂程度令人难以置信，在维管植物和一些藻类支持组织中充当重要结构材料，尤其是木材与树皮，维管植物中负责输水的木质部即含有大量木质素，帮助木质部维持高硬度以承拓整株植物的重量，且不易腐烂、能防御病原体。
自然界中只有少量真菌与细菌可以消化木质素，但木质素是永续化学品的巨大潜在来源，如果我们能找到有效的方法提取利用，有机会带来壮观经济效益，且由木质素衍生的产品能减少对石油产品的依赖，减少燃烧时所排放的二氧化碳量，科学家为此已寻找了各种方法数十年。
▲ 木质素化学结构。（Source：By real name: Karol Głąbpl.wiki: Karol007commons: Karol007e-mail: kamikaze007 (at) tlen.pl [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons）
最近，来自英国朴茨茅斯大学、美国国家再生能源实验室（NREL）、美国蒙大拿州立大学、加州大学洛杉矶分校的英美工程团队发现了细胞色素 P450 酶新家族，可以打破最棘手的天然聚合物。
细胞色素 P450（cytochrome P450）超家族（官方缩写 CYP）是一大类多种多样的酶，这些蛋白质于人体内被发现，科学家已研究数十年有余，并各自归类至家族 A～家族 M。大多数细胞色素 P450 酶的功能是催化、氧化有机化合物，也是非常重要的药物（有毒化合物）代谢酶，约占各种代谢反应总数 75%。
而团队找到了细胞色素 P450 的全新分子结构，在降解木质素并转化方面起到关键作用，归类至细胞色素 P450 的新家族 N。
一开始，美国国家再生能源实验室分子生物学家 Christopher Johnson 发现一种细胞色素 P450，可以将愈创木酚（guaiacol）转化成儿茶酚（catechol），为了使其表现更好，团队需要回推酶的工作原理，在利用先进技术建立其分子结构后，从而发现新的 P450 家族。
《Green Car Congress》报导，愈创木酚是木质素最简单的组成成分之一，在工业上用途广泛，常见于生产各种香料如：丁香酚、香兰素和人造麝香；儿茶酚则可以分解成粘康酸酯（muconate），后者为制造生物塑胶一种很重要的化学品。
研究人员进一步分析发现新型细胞色素 P450 酶不单只是愈创木酚转化专家，还是能对各种物质去甲基（demethylation）的通才，其中微生物转化木质素的关键反应就是去甲基作用。
该团队成员之一英国朴茨茅斯大学分子生物学教授 John McGeehan，早些时候刚与乔治亚大学微生物学家 Ellen Neidle 合作开发出加速酶进化的方法，希望早日将木质素转化为高价值永续产品商业化。
研究第一作者为英国朴茨茅斯大学结构生物学博士后研究员 Sam Mallinson，论文已发表在《自然通讯》（Nature Communications）期刊。
- New ‘promiscuous’ enzyme helps turn plant waste into sustainable products
- Researchers discover new enzyme paradigm for critical reaction in converting lignin to useful products
（首图来源：pixabay）
