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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

生物催化技術(shù)能夠在溫和條件下進(jìn)行反應(yīng)，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(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，生物催化反應(yīng)的選擇性高，能夠減少副反應(yīng)發(fā)生，降低有害廢物產(chǎn)生，這對(duì)于追求綠色環(huán)保的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)至關(guān)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(duì)生物燃料的需求不斷增加，以減少對(duì)傳統(tǒng)化石燃料依賴，降低碳排放；在醫(yī)藥領(lǐng)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(dú)特性質(zhì)，開發(fā)出更優(yōu)質(zhì)、更安全的護(hù)膚產(chǎn)品。因此，通過生物催化實(shí)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(jī)制有助于更好地理解生物體內(nèi)的代謝過程，為相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究提供理論支持。同時(shí)，這也為優(yōu)化生物催化反應(yīng)、提高反應(yīng)效率和選擇性提供依據(jù)，推動(dòng)生物催化技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)程。

為了探索不飽和脂肪酸生物催化氧化功能化的機(jī)制，開發(fā)高效的生物催化體系，2025年，韓國建國大學(xué)的 Deok-Kun Oh 等人，在《Biotechnology Advances》雜志（IF13.4；工程技術(shù) 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(jī)制以及生物催化合成高價(jià)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(duì)推動(dòng)綠色化學(xué)發(fā)展，滿足產(chǎn)業(yè)市場對(duì)可持續(xù)生產(chǎn)需求，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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所用到的主要方法

METHODS

1. 構(gòu)建底物對(duì)接模型與分子動(dòng)力學(xué)模擬

2. 酶活性測定與產(chǎn)物分析

3.基因工程相關(guān)方法：包括調(diào)整基因表達(dá)系統(tǒng)、引入分子伴侶、融合可溶性肽標(biāo)簽和蛋白質(zhì)等。例如，在大腸桿菌中插入含 RNase E 裂解位點(diǎn)的基因片段提升 BVMO 的溶解性；共表達(dá)分子伴侶質(zhì)粒增強(qiáng) 10S - DOX 基因表達(dá)。這些方法旨在提高脂肪酸加氧酶在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)量和穩(wěn)定性，增強(qiáng)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(lǐng)域是重要的原料。然而，其選擇性氧化功能化在化學(xué)反應(yīng)中困難重重，生物催化合成卻能實(shí)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(xì)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(jìn)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(xì)胞內(nèi)酶的表達(dá)調(diào)控、反應(yīng)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(xué)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(xué)物質(zhì)的生物催化途徑及應(yīng)用，展現(xiàn)其在工業(yè)生產(chǎn)中的價(jià)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(biāo)題 : 不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為各類含氧化學(xué)物質(zhì)的生物催化研究綜述