一、环氧化物水解酶简介

环氧化物水解酶（epoxide hydrolases, EH），又称为环氧化物水合酶、环氧化物水化酶，是一类能够催化外消旋环氧化物水解的酶。其介导的水解反应可分为水解动力学拆分和对映归一性水解，反应式分别如图1A、图1B所示。

环氧化物水解酶是一类无需辅助因子的生物催化剂，广泛存在于自然界中^[1]。EHs根据其结构和酶促反应机理的差异可分为α/β-折叠水解酶、白三烯-A4-环氧化物酶和柠檬烯1,2-环氧化物酶^[2-3]。

大多数的EHs属于经典的α/β-水解酶折叠家族，二级结构一般由α/β-折叠主结构域（α/β-hydrolase fold main domain）和帽子结构域（cap domain）组成，其中α/β-折叠主结构域由5个α-螺旋和8个β-折叠组成，包含活性中心的催化三联体Asp-His-酸性残基（Glu或Asp）；帽子结构域位于上方，由5个α-螺旋组成，含有两个保守酪氨酸残基。帽子结构域通过NC-loop与α/β-折叠结构域连接（如图2）^{[2] [4]}。

环氧化物水解酶的优点是来源广泛、易大量生产、催化效率高且立体选择性强，同时催化反应不需要辅酶的参与^[5]。它的水解产物手性环氧化物及邻位二醇是合成药物和精细化学品的重要结构单元。应用实例如下：

实例1、制备(S)-布洛芬手性中间体^[6]

实例2、制备茚地那韦中间体[^7]

实例3、制备IGF-1R激酶抑制剂BMS-536924中间体^[8]

二、环氧化物水解酶反应催化机理

目前，α/β折叠型EH催化水解反应机制研究较为成熟^[5]。α/β折叠型EH催化环氧化物水解的反应分为两步完成（如图3）。第一步：两个保守的酪氨酸残基与底物环氧化物环上的氧原子形成氢键，稳定底物环氧化物与酶之间的结合。一个天冬氨酸残基对环氧化物环的α或β碳原子进行选择性的亲核攻击，打开环并形成中间体。第二步：经组氨酸和天冬氨酸活化的水分子与中间体作用，释放出产物邻二醇^[3]。

三、尚科生物环氧化物水解酶酶库和酶开发服务

尚科生物从2007年来就专注于生物酶和生物催化技术以及合成生物学技术的开发与应用研究。尚科生物现有的环氧化物水解酶酶库（代号：ES-EH）中包含3种不同来源的环氧化物水解酶，可以为客户提供酶筛选、酶促反应工艺优化、酶改造和生产供应服务。

参考文献

[1] 徐俊霞,贾晓颖,王茜婷,等.海洋红酵母环氧水解酶突变体RpEHL360C的酶学性质分析及应用[J].中国生物工程杂志,2025,45(04):35-44.

[2] 刘炳焕.柠檬烯环氧化物酶突变体的筛选及其酶学性质分析[D].湖南农业大学,2020.

[3] Zhu Meinan, Gu Xiao, Liu Dekai, et al. Discovery of a Novel Epoxide Hydrolase and Elucidation of Its Catalytic Mechanism [J]. Acta Microbiologica Sinica, 2025, 65(01): 389-401.

[4] Qiu, M.; Dong, S.; Cui, Q.; Feng, Y.; Xuan, J. Recent Progress in the Mechanism and Engineering of α/β Hydrolases for Chiral Chemical Production[J]. Catalysts 2023, 13, 288.

[5] 曹菲,李永泉,毛旭明.微生物环氧水解酶催化机制及应用研究进展[J].合成生物学,2020,1(05):528-539.

[6]M. CleijA., Archelas, R. Furstoss. Microbiological Transformations 43. Epoxide Hydrolases as Tools for the Synthesis of Enantiopure α-Methylstyrene Oxides:  A New and Efficient Synthesis of (S)-Ibuprofen[J]. J. Org. Chem. 1999, 64, 14, 5029-5035.

[7] Zhang J, Reddy J, Roberge C, et al. Chiral bio-resolution of racemic indeneoxide by fungal epoxide hydrolases[J]. Journal of Fermentation and Bioengineering, 1995, 80(3): 244-246.

[8] Xin Jia, Zunsheng Wang, Zhi Li. Preparation of (S)-2-, 3-, and 4-chlorostyrene oxides with the epoxide hydrolase from Sphingomonas sp. HXN-200[J].Tetrahedron: Asymmetry 19 (2008) 407-415.