华东理工刘雪婷组/上海交大闫武鹏组合作Nat Commun｜α-酮戊二酸依赖的单核非血红素铁酶OkaE催化氮杂环丁烷的合成及多功能催化机制解析

背景：氮杂环丁烷是药物化学中的重要骨架，但化学合成存在挑战，生物合成中已知的酶主要通过C-N键成环。研究目的：解析α-酮戊二酸依赖的单核非血红素铁酶OkaE催化氮杂环丁烷合成及多功能催化的分子机制。结论：研究发现OkaE能通过C-C键构建氮杂环丁烷，并在单一催化循环中连续驱动羟化、羧化等多种氧化反应，其多功能性源于活性中心独特的Met–π相互作用网络对底物的精确锚定，以及四价铁氧中间体FeIV=O的构象旋转导致反应路径分叉。此外，研究首次证实OkaE在单次催化中可整合第二分子氧，这种“双氧参与”模式罕见，为酶催化机制理解和天然产物绿色合成提供了新理论基础。