申请人主要研究领域为微生物次级代谢产物生物合成，在涉及生物合成的细胞色素P450单加氧酶的生化、结构生物学和酶工程等方面申请人取得了一系列具有重要学术价值和一定影响力的成果。已在Nature Chemistry、PNAS、JACS和JBC等国际主流学术刊物上发表SCI论文24篇，4篇为通讯作者，12篇为第一作者，影响因子累计140.2，总引用次数316次，他引225次，H-Index 10。2010年获国家留学基金管理委员会颁发的“国家自费留学生奖学金”；2011年获美国MMPEI博士后奖学金； 2012年3月于美国化学会春季年会BIOT分会场作特邀报告。2012年6月回国后，继续开展P450酶的应用基础性研究，获得国家自然科学基金委面上项目资助一项，发表SCI论文5篇，书籍章节1节。本项目拟研究微生物生物合成P450单加氧酶与还原伴侣蛋白的相互作用机制以突破P450酶工业应用的关键瓶颈。

The research field of Dr. Shengying Li belongs to biosynthesis of microbial secondary metabolites. In his studies focused on biochemistry, structural biology and bioengineering of cytochrome P450 monooxygenases, Dr. Li has achieved a series of significant progresses and published 24 research papers on high-impact journals such as Nature Chemistry, PNAS, JACS, and JBC. In 4 and 12 out of these 24 SCI papers, Dr. Li served as the corresponding and first author, respectively. The accumulative impact factors of these papers reach 140.2. To date, the total SCI citation times are 316, other citation times are 225, and the H-index is 10. In 2010, this applicant was awarded with “The National Award for Outstanding Self-financed Chinese Students Study Award” by China Scholarship Council. In 2011, he won “Michigan Memorial Phoenix Energy Institute Postdoctoral Fellowship”.In March 2012, Dr. Li was invited to provide an oral presentation for the BIOT session, 2012 Annual American Chemical Society (ACS) National Meeting at San Diego. After his return to China in June 2012, Dr. Li started to extend his academic research of P450s into various applications. In less than two years, he has got one major grant from National Natural Science Foundation of China, and published 5 SCI papers and 1 book chapter. In this project, it is proposed to study the mechanisms for interactions between microbial biosynthetic P450 enzymes and redox partner proteins. Once succeed, the central bottleneck for industrial application of P450 enzymes is expected to be overcome.

细胞色素P450单加氧酶（cytochrome P450 monooxygenase）是自然界中最具催化多能性的生物催化剂，能够催化包括碳氢键选择性氧化在内的20余类反应。绝大多数P450酶的催化活性依赖于还原伴侣蛋白从还原型辅酶NAD(P)H依次输送两个电子到P450亚铁血红素反应中心，以活化分子氧产生高反应性中间物来氧化不同底物。因此，如何为P450酶选择合适的还原伴侣至关重要。针对这一重要问题，本项目选取6种细菌来源的代表性P450酶、16种铁氧还蛋白（ferredoxin, Fdx）与8种铁氧还蛋白还原酶（ferredoxin reductase, FdR）构建了一个P450反应矩阵网络（包含7个反应矩阵、896个反应），根据反应效率与产物分布的分析结果，并未发现适用于所有P450酶的通用型还原伴侣组合，不同P450酶对还原伴侣的选择性和偏好性存在较大的差异，推测不同的细菌P450酶可能在不同的选择压力下进化出对还原伴侣的个性化偏好。此外，结果还显示：1）“plastidic-type”铁氧还蛋白还原酶与铁氧还蛋白的组合能够更好地支撑细菌P450酶的催化效率；2）相较于其他类型（Fe3/4S4, Fe7S8）的铁氧还蛋白，Fe2S2家族的铁氧还蛋白能够更好的重建P450催化效率。综上，我们首次归纳出微生物P450酶与还原伴侣蛋白之间的相互识别机制，获得了快速寻找或指导改造目标P450酶最适还原伴侣的经验性方法：1）不同细菌P450酶对还原伴侣蛋白的选择性具有明显差异；2）“P450酶—底物—铁氧还蛋白—铁氧还蛋白还原酶”之间存在着复杂的相互作用关系；3）尽管如此，仍可能存在具有一定特异性支撑P450酶活性的还原伴侣组合。在本项目执行期内，共发表高水平SCI论文7篇，申请国际发明专利1项，中国发明专利1项，超额完成既定研究目标。