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非特异性过氧合酶(Unspecific Peroxygenase,UPO)是一类以亚铁血红素为催化活性中心、可催化多种不同类型选择性氧化反应的氧化还原酶。UPO催化反应过程不依赖昂贵的辅酶因子,能够在温和条件下,利用H2O2高效催化芳环类物质中惰性C-H键羟化、C=C双键环氧化等反应,合成一系列芳环类含氧化合物,在香精香料、医药保健品等领域具有巨大的应用潜力。但目前UPO催化存在氧化剂H2O2造成UPO酶结构破坏,进而导致酶失活等问题,限制了UPO的大规模应用。探索适用于UPO的高效催化体系,是解决上述难题的有效途径之一。本课题构建了氯化胆碱系列天然低共熔溶液(NADES)中胆碱氧化酶(Choline Oxidase,Ch Ox)催化氯化胆碱在线生成H2O2的反应体系,通过H2O2的缓慢释放维持体系中H2O2浓度在可高效催化且不破坏酶活性的稳定水平;其次,在该体系中实现了UPO对乙基苯等芳环类物质选择性氧化反应的高效催化;最后,应用分子模拟分析技术,初步探究了NADES溶液对UPO的稳定机理。具体研究内容及结果如下:1.NADES溶液中AnChOx介导的H2O2在线生成体系的构建。以E.coli BL21(DE3)为表达宿主制备并获得了来源于烟草节杆菌(Arthrobacter nicotianae)的胆碱氧化酶AnChOx,并构建了在NADES溶液中AnChOx催化氯化胆碱在线生成H2O2的反应体系。结果表明:在NADES溶液中AnChOx能够催化氯化胆碱稳定提供低浓度H2O2,体系中H2O2生成速率为0.75-1.70 m M·h-1,反应平衡时H2O2累积量为6.41-11.36 m M。2.NADES溶液中AnChOx与rAae UPO级联催化芳环类物质选择性氧化反应的研究。在上述构建的H2O2在线生成体系中,利用源于茶树菇(Agrocybe aegerita)的重组非特异性过氧合酶rAaeUPO催化乙基苯羟基化、顺-β-甲基苯乙烯环氧化、甲基苯基硫醚磺化反应,并考察NADES溶液种类及NADES含量、酶加量等相关因素对反应效果的影响。结果表明:针对乙基苯羟基化反应,在以25%(v/v)Ch Cl-Urea-Gly溶液为反应溶剂的最优反应条件下,反应获得22.30±1.12 m M产物转化,转化率为89.20±4.48%;针对顺-β-甲基苯乙烯环氧化反应,在以50%(v/v)Ch Cl-Pro-H2O溶液为反应溶剂的最优反应条件下,反应获得8.68±0.12 m M产物转化,转化率为34.72±0.48%;针对甲基苯基硫醚磺化反应,在以50%(v/v)Ch Cl-Urea溶液为反应溶剂的最优反应条件下,反应获得15.09±0.01 m M产物转化,转化率为60.36±0.04%。上述结果表明,H2O2的在线生成为rAaeUPO的高效催化提供了积极影响。3.NADES溶液对rAaeUPO稳定机理的探索。采用ABTS和NBD酶活检测方法考察不同溶剂对rAaeUPO酶活的影响,并通过分子模拟分析技术初步探究了NADES溶液对rAaeUPO的稳定机理。结果表明:NADES溶液对rAaeUPO具有显著的稳定作用,NADES溶液中rAaeUPO酶活半衰期约为缓冲液中半衰期的6倍。分子模拟结果显示,rAaeUPO在NADES溶液中分布更均匀,溶剂可达表面积更小,表面波动区域更稳定,上述协调作用对NADES溶液稳定rAaeUPO起到了关键作用。综上所述,本课题构建了氯化胆碱系列NADES溶液中AnChOx介导的H2O2在线生成体系,在该体系中实现了rAaeUPO高效催化芳环类物质选择性氧化反应,为解决UPO催化反应中氧化剂H2O2影响UPO稳定性和催化效率等问题提供新思路,同时为食品、药品中芳环类含氧功能成分分子的合成提供新途径。