计算解析赤霉素生物合成中的P450酶促碳骨架重排机制

本文聚焦于赤霉素生物合成中一个关键的酶催化机制问题：P450酶CYP114如何催化ent-kaurane二萜骨架缩环转化为ent-gibberellane骨架，而非常规的C–H羟化反应。研究通过分子动力学模拟和QM/MM计算，揭示了该过程并非通过稳定的碳正离子中间体或pinacol机制，而是通过“夹钳式氢键网络”和“定向内部电场”的协同作用，引发质子耦合电子转移（PCET），进而触发协同异步的骨架重排。氢键网络固定底物构象并抑制氧回弹，而内部电场则选择性稳定电子转移过程，补偿能量代价。该机制在真菌和植物中也可能保守存在。研究为理解P450酶如何通过活性位点微环境调控实现复杂反应选择性提供了新见解。