华东理工大学生物工程学院教授郁惠蕾课题组开发出一种紫杉烷非天然氧化酶工具箱，能够实现紫杉烷骨架C-4、C-6、C-10、C-11、C-12和C-13位点的区域和立体选择性氧化，实现了15个紫杉烷新结构的高效合成，也为人工重构紫杉醇及其类似物高效合成路线奠定了基础。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。

紫杉醇（Taxol^?）是一种四环二萜类化合物，具有卓越的抗癌功效，其结构衍生物多西他赛与卡巴他赛同样被广泛应用于多种恶性肿瘤的治疗。目前紫杉醇主要依靠半合成法制备，仍需从红豆杉针叶中提取关键前体10-脱乙酰巴卡亭III。近年来，紫杉醇天然生物合成途径的逐步解析，但下游紫杉烷氧化修饰步骤仍是阻碍紫杉醇生物合成研究的最大瓶颈，紫杉醇异源生物合成依然困难重重。

面对天然紫杉烷氧化酶的技术局限，研究团队另辟蹊径，寻找非天然的紫杉烷氧化酶替代方案。研究团队从29 种真菌来源的过氧化物酶和过加氧酶中进行了筛选，最终发现来自太瑞斯梭孢壳霉的非特异性过加氧酶TteUPO对紫杉二烯具有最高的氧化活性和优异的蛋白表达水平，这也是首次发现对紫杉二烯具有氧化活性的非天然氧化酶。

研究团队解析了TteUPO 的晶体结构，并通过重塑该酶底物通道，提高催化效率并拓展了氧化位点。进一步地，研究人员构建了一个包含7个关键突变体的氧化酶工具箱，能够对紫杉烷骨架的6个不同位点实现高区域和立体选择性的氧化。该氧化酶工具箱不仅对紫杉二烯具有良好催化效果，对多种氧化态更高的紫杉烷衍生物同样表现出优异的催化性能。

紫杉烷定点氧化酶分子工具箱的构建。图片由研究团队提供

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67544-4