目的:茴香脑是一种主要存在于茴香和八角精油中的天然烯丙基苯类衍生物,同时也广泛存在于莳萝、罗勒、龙蒿等植物中,由于其具有特殊的香气,常被用作天然调味品和芳香类化合物。近年研究表明,该化合物对许多肿瘤细胞具有抑制作用。此外,该化合物的氧化产物对大鼠肝细胞不仅具有细胞毒性而且具有诱导癌变的作用,而环氧化产物则是发生该作用的主要物质。说明,烯丙基苯类化合物的环氧化产物可能具有一些重要的生物活性,有必要合成一系列该类化合物的环氧化产物进而用于其生物活性的研究。目前对这类环氧化合物的合成多采用化学合成的方法,但由于化学合成具有副产物多、收率低、环境污染大、重金属残留等问题,因此限制了其应用。生物催化反应因具有底物专一性高、反应条件温和等特点而成为了一种理想的绿色催化反应。CYP119酶是一种具有不对称环氧化苯乙烯及其类似物能力的P450酶,同时,利用YCP119酶对这类化合物进行环氧化反应的研究还未曾被报道,因此,本研究试图利用CYP119酶及其突变体催化茴香脑及其类似物的环氧化反应。方法:以野生型CYP119酶为基础,采用理性设计和定点突变技术对CYP119酶213位进行一系列突变,获得突变酶,并对对这些酶进行分离纯化。再利用本实验室以前构建的野生型CYP119酶和突变体T213G、T214V及本研究构建的突变体T213M和T213Y催化甲基取代苯乙烯化合物及顺式茴香脑类似物发生不对称环氧化反应,研究其反应的动力学性质并比较一系列突变酶的催化能力。结果:本研究成功地构建了突变酶T213M及T213Y。比较了一系列CYP119酶突变体对顺式茴香脑类似物的不对称环氧化反应,获得了对该类底物具有高立体选择性的突变体T213M和T213Y。该突变体酶与野生型酶及其它突变酶相比,具有更加优良的催化特性。利用突变体T213M与T213Y对顺式-β-甲基苯乙烯进行生物催化,T213M的动力学常数K_m=5.23±1.20,K_cat=32.93±3.90,T213Y的动力学常数K_m=7.330±0.670.K_cat=0.041±0.002;另外,两个突变体均获得以1S,2R构型为主的产物,其中T213M的ee值高达90.6%,转化率达到了74.7%。而T213M催化顺式茴香脑的ee值高达83.5%,转化率为67.3%。结论:通过对CYP119酶213位点引入两个较大的极性氨基酸,有利于提高CYP119酶对顺式茴香脑类似物不对称环氧化反应的对映选择性。该结果是目前利用P450酶催化这类底物发生环氧化反应获得的最高ee值。本研究结果为利用P450酶对顺式-β-甲基苯乙烯类芳香族化合物进行不对称环氧化反应具有重要意义,为进一步提高CYP119酶催化性能提供了更好的进化模板,且有助于我们进一步研究CYP119酶的反应机理以及研究其底物与酶结构之间的关系。