【儀表網 儀表研發】氧氣活化和C–C鍵的選擇性氧化裂解在有機合成和工業生產中有極大的應用價值，一直以來是相關化學領域的研究熱點。槲皮素2,4-雙加氧酶(QueDs)作為一類典型的生物金屬雙加氧酶，因其可在溫和條件下高效活化氧氣且高選擇性地催化黃酮醇類有機底物的C–C鍵氧化開環裂解，引起了實驗及理論化學工作者的廣泛關注。雖然關于QueDs體系的研究已經持續開展了幾十年，但目前對QueDs催化反應機制的理解依然存在很大爭議。
中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室李春森課題組在國家自然科學基金重點項目和中科院戰略性先導科技專項等的資助下，采用組合QM/MM計算方法以及MD模擬方法，深入研究了野生型含鎳槲皮素2,4-雙加氧酶(Ni-QueD)及其Glu76Asp和Glu76Gln兩種突變體催化氧化降解槲皮素的反應全過程，發現并闡明了Ni-QueD通過活性中心Ni原子配位的Glu76殘基采取質子耦合電子傳輸過程(PCET)引發底物氧化反應，并利用Glu76與底物的氫鍵相互作用和轉換來調控實現底物的選擇性氧化開環裂解的特殊反應機制。此項研究工作不僅為深入理解金屬酶利用關鍵氨基酸殘基來調控催化反應活性提供了理論見解，也為人工合成類似QueDs的仿生催化劑、實現特定催化反應提供了新的思路。
上述研究成果以Mechanistic Insights into the Crucial Roles of Glu76 Residue in Nickel-dependent Quercetin 2,4-Dioxygenase for Quercetin Oxidative Degradation 為題發表在催化類期刊Journal of Catalysis上 (Journal of Catalysis, 2020, 387, 73-83. DOI:10.1016/j.jcat.2020.04.016)，文章的第一作者為中國科學院大學博士生閆雪原。
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