大自然使用酶来加速和控制生物体内的物质和能量转化。从自然界中获取具有特定功能的酶后，如何在体外环境中展现其独特的优越性，即在温和条件下进行高效特异的催化反应，是生物化学家一直以来关注的研究课题。细胞色素P450s是包含血红素（heme）作为辅助因子的一个庞大的酶家族，因其在450纳米有特异吸收峰而得名。它们广泛存在于从细菌到人类的所有生物体中。在原核生物中，P450酶的功能具有可塑性，而真核生物中它们功能极其多样，比如在人体内P450酶负责大多数药物及毒素的代谢。由于这些独特的结构，催化机制以及多样化的功能，P450s在合成生物学和生物技术应用领域受到广泛关注并展现出巨大的应用潜力。

目前已报道的P450酶的功能包括催化羟基化、环氧化、脱羧、N-/O-脱烷基、脱卤、硝化、C-C键断裂或偶联异构化等一系列反应。为了提高P450的酶活性及特异性，包括底物修饰、辅助小分子的使用、非自然酶级联反应的建立、多酶体系的构建、以及利用酶与材料的复合结构等不同策略被生物化学家开发出来。这些技术可以直接应用于相关酶的改性，也可以和酶基因工程技术相结合，在合成生物学领域中具有独特的优势及应用前景。

本期为大家介绍由南卡莱罗纳大学王倩教授和张利博博士发表的综述文章：P450 酶在生物技术和合成生物学中的应用。王倩课题组在生物材料、病毒材料学及生物偶联反应等方向已发表近300 篇研究论文及综述。在这篇综述里，作者对P450酶领域中最新出现的除基因工程之外的相关技术进行了回顾和讨论，对其在合成生物学应用中的前景进行了展望。结合本课题组的相关研究工作包括酶与高分子的自组装、新型小分子探针及激活剂设计以及多酶体系控制等，作者对该领域的未来研究方向提出了一些建议。作者希望本文中讨论的方法和相关技术策略能为读者提供新的酶学研究思路，让研究大众了解到多学科交叉融合对促进P450酶在合成领域应用中具有巨大潜力。

论文信息：

Harnessing P450 Enzyme for Biotechnology and Synthetic Biology

Dr. Libo Zhang, Dr. Qian Wang

ChemBioChem

DOI: 10.1002/cbic.202100439