华东理工大学张立新团队刘雪婷课题组揭示α-酮戊二酸依赖非血红素铁酶构建氮杂环丁烷及新颖产物的催化机制

背景：氮杂环丁烷是一种在药物化学中具有重要价值的高张力含氮杂环骨架，但其高效可控合成面临挑战。研究目的：华东理工大学刘雪婷课题组联合上海交通大学闫武鹏课题组，旨在揭示α-酮戊二酸依赖的单核非血红素铁酶OkaE构建氮杂环丁烷及催化多种氧化反应的分子机制。结论：研究发现OkaE通过独特的非典型C–C键偶联方式构建氮杂环丁烷，并具备羟化、羧化等多功能催化特性；其活性中心的甲硫氨酸–π相互作用网络和FeIV=O中间体的构象旋转是调控反应选择性的关键；研究首次证实该酶在单次催化循环中可整合第二分子氧，为理解酶催化复杂性和理性设计酶以实现绿色生物制造提供了重要理论基础。