光学活性的(S)-和(R)-环氧化物是不对称合成中最重要的手性砌块之一，环氧基团可以与不同的亲核试剂反应，衍生出一系列含各种手性官能团的化合物, 因此其合成研究一直都是有机合成领域关注的热点。其中，烯烃的不对称环氧化是公认的最直接有效的途径。然而，一直以来所报道的各种天然苯乙烯单加氧酶（SMO）的立体选择性都非常单一，只能催化生成(S)-环氧苯乙烯及其类似物，从而削弱了SMO对合成化学家的吸引力，限制了其应用潜力的进一步拓展。
成都生物研究所吴中柳研究团队在新酶挖掘中发现并报道了第一个 (R)-选择性的SMO（StStyA），该酶是一种来源于链霉菌（Streptomyces sp. NRRL S-31）基因组的黄素单加氧酶。该酶与已知SMO的蛋白质序列相似度低于35%，能够催化苯乙烯及其类似物获得(R)-环氧化产物，ee值91% ~ >99%。在此基础上，该团队进一步数据挖掘发现了一个新的(R)-SMO独特分支，包括8个具有活性的新型(R)-SMOs，并对其中的三个酶：SeStyA（来源于Streptomyces exfoliatus）、AaStyA（来源于Amycolatopsis albispora）和PbStyA （来源于Pseudonocardiaceae）进行了较为系统的研究。发现它们能够催化苯乙烯及其类似物转化为相应(R)-环氧化合物，对大多数底物具有良好的立体选择性，ee值最高达到99%以上。同时，研究发现AaStyA 酶的Phe46残基是一个关键残基，对立体选择性起着重要作用。(R)-选择性SMO的发现是单加氧酶研究领域的一个突破性成果，为(R)-环氧苯乙烯和类似物的生物合成提供了新的方法，也为黄素单加氧酶立体选择性机制等研究提供了新的线索。
该成果分别在Enzyme and Microbial Technology和Catalysis Science & Technology发表两篇文章。
图1. 新型SMO 催化的(R)-选择性环氧化反应
以上研究得到国家自然基金（21572220、21708038、22071237），中国科学院重点实验室基金（KLCAS-2018-1）等资助。