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美伐他汀和普伐他汀作为降低人体内胆固醇的他汀类药物,是胆固醇合成中限速酶3-羟基-3-甲基戊二酰(HMG)辅酶A还原酶的竞争性抑制剂,普伐他汀作为美伐他汀的羟基化衍生物,展现出更为卓越的药代动力学特性。目前,普伐他汀主要由美伐他汀化学合成,但化学合成催化存在产率低、污染环境、成本高等缺点,而生物转化方法因其高效、绿色环保和高立体选择性等特点愈加受到关注。本研究以来自链霉菌Streptomyces avermitilis MA4680的细胞色素P450 CYP105D7为研究对象。CYP105D7以氧气为氧供体、以NAD(P)H为电子供体,分别在三对还原伴侣蛋白(Pdx/Pdr,seFdx/seFdR和RhFRED)的支撑下,在体外催化美伐他汀C6位羟基化反应,转化率分别为6.3、1.8和14.7%;同时,结合Pdx/Pdr支撑下CYP105D7羟基化美伐他汀的酶动力学、亲和力和分子模拟分析,结果显示该催化是一种单分子结合方式,对底物有较好的亲和力。为提高生物转化效率,本研究依据体外最优效率还原伴侣蛋白筛选结果,选择RhFRED还原酶域,并利用基因工程、酶工程手段,采用一步克隆快速重组方法成功构建了融合蛋白CYP105D7-RhFRED。此融合蛋白的构建可缩短P450与还原伴侣间的距离,拟提高电子传递速率,进而提高生物催化反应速率。本研究为普伐他汀的生产及生产效率的提高提供了新的方法及思路。细胞色素P450 CYP105D7介导的多种美伐他汀生物转化体系的构建及催化机制的研究不仅提供了基础的理论依据及可行性,并且为CYP105D7作为生物催化剂的工业应用奠定了基础。