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近日，杭州師范大學(xué)郭瑞庭教授團(tuán)隊(duì)與湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院閔鑒副教授、李愛濤教授團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)了一種基于細(xì)胞色素P450酶的真菌毒素脫毒新策略，為解決農(nóng)產(chǎn)品和飼料中的玉米赤霉烯酮（ZEN）污染問題提供了全新的生物脫毒工具。該研究成果在線發(fā)表于國際期刊《食品化學(xué)》。

玉米赤霉烯酮（ZEN）及其代謝產(chǎn)物a-玉米赤霉烯醇（a-ZOL）是由鐮刀菌屬真菌產(chǎn)生的類雌激素霉菌毒素，廣泛存在于玉米、小麥等主食作物中。由于其結(jié)構(gòu)與內(nèi)源性雌激素相似，能高親和力地結(jié)合雌激素受體，因此導(dǎo)致動(dòng)物生殖紊亂、免疫抑制甚至致癌，給畜牧業(yè)和人類健康帶來重大威脅。盡管目前已有內(nèi)酯水解酶等脫毒手段，但它們往往對活性更強(qiáng)的a-ZOL效力不足，且對反應(yīng)條件（如堿性環(huán)境）要求苛刻，限制了其在大規(guī)模工業(yè)中的應(yīng)用。

針對這一難題，研究團(tuán)隊(duì)從李愛濤實(shí)驗(yàn)室的P450酶庫中篩選出了一款經(jīng)過定向進(jìn)化改造的P450-BM3變體——T8F3。在初始篩查實(shí)驗(yàn)中，T8F3可轉(zhuǎn)化54%的ZEN和63.9%的a-ZOL。經(jīng)T8F3催化生成的羥基化產(chǎn)物，其雌激素活性較母體化合物分別降低了21倍和105倍。閔鑒團(tuán)隊(duì)通過檢測，證實(shí)T8F3介導(dǎo)了區(qū)域和立體選擇性的羥基化反應(yīng)。

為了從根本上理解脫毒機(jī)理，郭瑞庭、閔鑒團(tuán)隊(duì)解析了T8F3酶及其與底物結(jié)合的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析表明，在特定位點(diǎn)引入羥基會產(chǎn)生位阻效應(yīng)，阻礙毒素與受體正常結(jié)合，從而從分子層面切斷了毒素激活信號通路的能力。

這項(xiàng)研究的突破性在于，它首次證實(shí)了P450酶介導(dǎo)的羥基化可以作為ZEN及其衍生物的有效解毒手段。郭瑞庭表示，“這完全不同于以往的開環(huán)降解策略，為我們提供了一個(gè)全新的概念框架?！被谶@種分子層面的深刻洞察，閔鑒指出，通過對脫毒產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的精確解析，團(tuán)隊(duì)從原子水平證實(shí)了這種“精準(zhǔn)修飾”所帶來的位阻效應(yīng)，能讓毒素在受體口袋中徹底“失靈”，標(biāo)志著生物脫毒已從傳統(tǒng)的“環(huán)破壞”進(jìn)化到了更精細(xì)的“分子重塑”階段。

這種對“分子重塑”能力的成功運(yùn)用，讓李愛濤對P450酶的應(yīng)用前景充滿信心。“P450酶家族具有極高的可塑性和廣泛的底物譜，這使其成為開發(fā)新型霉菌毒素生物脫毒劑的天然‘候選寶庫’。T8F3的成功，不僅直接解決了 ZEN 及其強(qiáng)毒代謝物的高效轉(zhuǎn)化難題，更重要的是，它驗(yàn)證了利用酶促定向修飾實(shí)現(xiàn)‘毒性規(guī)避’的可行性，為處理其他危害嚴(yán)重的真菌毒素污染開辟了全新的技術(shù)路徑?！彼a(bǔ)充道。

（受訪者供圖）