光學活性的(S)-和(R)-環氧化物是不對稱合成中最重要的手性砌塊之一，環氧基團可以與不同的親核試劑反應，衍生出一系列含各種手性官能團的化合物, 因此其合成研究一直都是有機合成領域關注的熱點。其中，烯烴的不對稱環氧化是公認的最直接有效的途徑。然而，一直以來所報道的各種天然苯乙烯單加氧酶（SMO）的立體選擇性都非常單一，只能催化生成(S)-環氧苯乙烯及其類似物，從而削弱了SMO對合成化學家的吸引力，限制了其應用潛力的進一步拓展。
成都生物研究所吳中柳研究團隊在新酶挖掘中發現并報道了第一個 (R)-選擇性的SMO（StStyA），該酶是一種來源于鏈霉菌（Streptomyces sp. NRRL S-31）基因組的黃素單加氧酶。該酶與已知SMO的蛋白質序列相似度低于35%，能夠催化苯乙烯及其類似物獲得(R)-環氧化產物，ee值91% ~ >99%。在此基礎上，該團隊進一步數據挖掘發現了一個新的(R)-SMO獨特分支，包括8個具有活性的新型(R)-SMOs，并對其中的三個酶：SeStyA（來源于Streptomyces exfoliatus）、AaStyA（來源于Amycolatopsis albispora）和PbStyA （來源于Pseudonocardiaceae）進行了較為系統的研究。發現它們能夠催化苯乙烯及其類似物轉化為相應(R)-環氧化合物，對大多數底物具有良好的立體選擇性，ee值最高達到99%以上。同時，研究發現AaStyA 酶的Phe46殘基是一個關鍵殘基，對立體選擇性起著重要作用。(R)-選擇性SMO的發現是單加氧酶研究領域的一個突破性成果，為(R)-環氧苯乙烯和類似物的生物合成提供了新的方法，也為黃素單加氧酶立體選擇性機制等研究提供了新的線索。
該成果分別在Enzyme and Microbial Technology和Catalysis Science & Technology發表兩篇文章。
圖1. 新型SMO 催化的(R)-選擇性環氧化反應
以上研究得到國家自然基金（21572220、21708038、22071237），中國科學院重點實驗室基金（KLCAS-2018-1）等資助。