科技日报记者 陈曦
近日，杭州师范大学郭瑞庭教授团队与湖北大学生命科学学院闵鉴副教授、李爱涛教授团队合作研发了一种基于细胞色素P450酶的真菌毒素脱毒新策略，为解决农产品和饲料中的玉米赤霉烯酮（ZEN）污染问题提供了全新的生物脱毒工具。该研究成果在线发表于国际期刊《食品化学》。
玉米赤霉烯酮（ZEN）及其代谢产物a-玉米赤霉烯醇（a-ZOL）是由镰刀菌属真菌产生的类雌激素霉菌毒素，广泛存在于玉米、小麦等主食作物中。由于其结构与内源性雌激素相似，能高亲和力地结合雌激素受体，因此导致动物生殖紊乱、免疫抑制甚至致癌，给畜牧业和人类健康带来重大威胁。尽管目前已有内酯水解酶等脱毒手段，但它们往往对活性更强的a-ZOL效力不足，且对反应条件（如碱性环境）要求苛刻，限制了其在大规模工业中的应用。
针对这一难题，研究团队从李爱涛实验室的P450酶库中筛选出了一款经过定向进化改造的P450-BM3变体——T8F3。在初始筛查实验中，T8F3可转化54%的ZEN和63.9%的a-ZOL。经T8F3催化生成的羟基化产物，其雌激素活性较母体化合物分别降低了21倍和105倍。闵鉴团队通过检测，证实T8F3介导了区域和立体选择性的羟基化反应。
为了从根本上理解脱毒机理，郭瑞庭、闵鉴团队解析了T8F3酶及其与底物结合的晶体结构。结构分析表明，在特定位点引入羟基会产生位阻效应，阻碍毒素与受体正常结合，从而从分子层面切断了毒素激活信号通路的能力。
这项研究的突破性在于，它首次证实了P450酶介导的羟基化可以作为ZEN及其衍生物的有效解毒手段。郭瑞庭表示，“这完全不同于以往的开环降解策略，为我们提供了一个全新的概念框架。”基于这种分子层面的深刻洞察，闵鉴指出，通过对脱毒产物结构的精确解析，团队从原子水平证实了这种“精准修饰”所带来的位阻效应，能让毒素在受体口袋中彻底“失灵”，标志着生物脱毒已从传统的“环破坏”进化到了更精细的“分子重塑”阶段。
这种对“分子重塑”能力的成功运用，让李爱涛对P450酶的应用前景充满信心。“P450酶家族具有极高的可塑性和广泛的底物谱，这使其成为开发新型霉菌毒素生物脱毒剂的天然‘候选宝库’。T8F3的成功，不仅直接解决了 ZEN 及其强毒代谢物的高效转化难题，更重要的是，它验证了利用酶促定向修饰实现‘毒性规避’的可行性，为处理其他危害严重的真菌毒素污染开辟了全新的技术路径。”他补充道。
（受访者供图）
网友评论
