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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

生物催化技術能夠在溫和條件下進行反應，無需高溫、高壓和有毒溶劑，大大降低了能源消耗和環(huán)境風險。同時，生物催化反應的選擇性高，能夠減少副反應發(fā)生，降低有害廢物產(chǎn)生，這對于追求綠色環(huán)保的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)至關重要。在這樣的背景下，研究不飽和脂肪酸的生物催化氧化及功能化非常有必要。從產(chǎn)業(yè)市場需求來看，隨著人們生活水平提高，對生物燃料的需求不斷增加，以減少對傳統(tǒng)化石燃料依賴，降低碳排放；在醫(yī)藥領域，不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物可用于合成多種生物活性分子，為開發(fā)新型藥物提供可能；化妝品行業(yè)也渴望利用這些氧化產(chǎn)物的獨特性質(zhì)，開發(fā)出更優(yōu)質(zhì)、更安全的護膚產(chǎn)品。因此，通過生物催化實現(xiàn)不飽和脂肪酸高效轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)高附加值的化合物，具有廣闊市場前景。

深入探究脂肪酸加氧酶在不飽和脂肪酸氧化及功能化中的作用機制有助于更好地理解生物體內(nèi)的代謝過程，為相關領域的基礎研究提供理論支持。同時，這也為優(yōu)化生物催化反應、提高反應效率和選擇性提供依據(jù)，推動生物催化技術從實驗室走向工業(yè)化生產(chǎn)的進程。

為了探索不飽和脂肪酸生物催化氧化功能化的機制，開發(fā)高效的生物催化體系，2025年，韓國建國大學的 Deok-Kun Oh 等人，在《Biotechnology Advances》雜志（IF13.4；工程技術 1 區(qū)）發(fā)表了題為 “Biocatalytic oxyfunctionalization of unsaturated fatty acids to oxygenated chemicals via hydroxy fatty acids” 的文章。本文聚焦于不飽和脂肪酸的生物催化氧化及功能化，旨在系統(tǒng)研究脂肪酸加氧酶的特性、催化機制以及生物催化合成高價值化合物的路徑，并探索提高不飽和脂肪酸氧化功能化效率的策略，這對推動綠色化學發(fā)展，滿足產(chǎn)業(yè)市場對可持續(xù)生產(chǎn)需求，具有重要現(xiàn)實意義。

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所用到的主要方法

METHODS

1. 構建底物對接模型與分子動力學模擬

2. 酶活性測定與產(chǎn)物分析

3.基因工程相關方法：包括調(diào)整基因表達系統(tǒng)、引入分子伴侶、融合可溶性肽標簽和蛋白質(zhì)等。例如，在大腸桿菌中插入含 RNase E 裂解位點的基因片段提升 BVMO 的溶解性；共表達分子伴侶質(zhì)粒增強 10S - DOX 基因表達。這些方法旨在提高脂肪酸加氧酶在細胞內(nèi)的表達量和穩(wěn)定性，增強其催化功能，助力工業(yè)生物轉(zhuǎn)化。

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文章摘要

ABSTRACT

不飽和脂肪酸在生物燃料、醫(yī)藥、化妝品等領域是重要的原料。然而，其選擇性氧化功能化在化學反應中困難重重，生物催化合成卻能實現(xiàn)區(qū)域和立體選擇性的氧化功能化。本文中，作者聚焦于脂肪酸加氧酶，這類酶包含水合酶、脂氧合酶、雙加氧酶、二醇合酶、細胞色素P450單氧化酶、過氧化物酶和12-羥化酶等多種，它們可通過選擇性氧化功能化將C16和C18不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為單羥基、二羥基和三羥基等各類羥基脂肪酸或氫過氧脂肪酸，這些產(chǎn)物進一步被生物催化劑代謝為內(nèi)酯、綠葉揮發(fā)物、生物塑料單體等重要的工業(yè)含氧化合物（包括ω-羥基脂肪酸、α,ω-二羧酸和脂肪醇等）。為提升不飽和脂肪酸的氧化功能化效率，作者探討了酶工程、細胞內(nèi)酶的表達調(diào)控、反應工程以及催化劑類型選擇等策略。本文綜述了不飽和脂肪酸的氧化功能化以及羥基脂肪酸和含氧化學品生產(chǎn)中涉及的生物催化劑。

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文章主要內(nèi)容

CONTENT

1. 研究脂肪酸加氧酶催化不飽和脂肪酸合成羥基脂肪酸（HFA）的過程，包括不同微生物和酶轉(zhuǎn)化生成 MonoHFAs、DiHFAs 和 TriHFAs 的情況。

2. 探討由 HFA 或氫過氧脂肪酸（HpFAs）合成內(nèi)酯、綠葉揮發(fā)物、生物塑料單體和脂肪醇等含氧化學物質(zhì)的生物催化途徑及應用，展現(xiàn)其在工業(yè)生產(chǎn)中的價值。

3. 提出增加不飽和脂肪酸氧化官能化的多種策略。

       原文標題 : 不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為各類含氧化學物質(zhì)的生物催化研究綜述