玉米赤霉酮（ZEN）及其羟基化代谢物α-玉米赤霉醇（ZOLs）是由镰刀菌属真菌产生的雌激素性霉菌毒素（Ropejko & Twaru?ek, 2021）。值得注意的是，α-玉米赤霉醇（α-ZOL）的雌激素活性比ZEN高3-4倍（Frizzell et al., 2011; Takemura et al., 2007）。这些毒素经常污染玉米和小麦等主食作物及其加工产品（如面粉、啤酒），对食品安全构成了严重威胁（Cai et al., 2024）。ZEN和α-ZOL的雌激素活性源于它们与雌激素受体（ERs）配体结合域（LBD）的高亲和力结合，这种结合会引发受体异常激活（Delfosse et al., 2014; Delfosse et al., 2015）。这种内分泌干扰会导致生殖障碍（如不孕、流产和假妊娠）、免疫抑制、肝肾损伤，以及动物和人类的潜在致癌作用（Kowalska et al., 2016; Zhou et al., 2022）。鉴于这些霉菌毒素对畜牧业造成的巨大经济损失和对人类健康的严重威胁，开发有效的ZEN和α-ZOL解毒策略已成为关键研究课题。
为减轻ZEN/ZOL污染对畜牧业的威胁，已经开发了多种解毒技术（Wu et al., 2021）。物理方法（如热处理和吸附）和化学方法（如酸碱处理）往往缺乏选择性，并可能引起残留毒素或试剂的二次污染。酶促解毒方法能够高效且环保地降解霉菌毒素。近年来，已有多种降解霉菌毒素的酶被报道（表S1）（de Oliveira Garcia et al., 2020; Guo et al., 2024; Li, Wang et al., 2025）。其中，独立于介质作用并能特异性降解玉米赤霉酮及其衍生物而不影响饲料中其他营养成分的内酯酶是更理想的解毒剂。
目前研究最广泛的玉米赤霉酮修饰酶是来自Clonostachys rosea的ZHD101（Takahashi-Ando et al., 2002; Takahashi-Ando et al., 2004）。ZHD101是一种α/β-水解酶，通过S102-H242-E126催化三联体来水解ZEN内酯环的酯键，生成低毒性的二羟基苯产物（Peng et al., 2014）。尽管ZHD101在解毒ZEN方面表现出显著效果，但其对α-ZOL的水解活性较低。我们解析了ZHD101与ZEN复合物的晶体结构，以阐明其底物结合模式，并通过结构工程增强了其对α-ZOL的水解活性（Xu et al., 2016）。此外，我们还发现了一种来自Rhinocladiella mackenziei的ZHD101同源酶，其活性高于ZHD101，并通过分子工程提高了酶活性（Zheng et al., 2018）。近期研究继续致力于寻找具有增强特性的ZHD101同源酶，并利用蛋白质工程策略优化其催化效率和底物选择性，尤其是针对更具毒性的α-ZOL（Hu et al., 2023; Li, Bai, et al., 2025; Shi et al., 2024; Xu et al., 2016; Zheng et al., 2018）。这些研究突显了水解途径在ZEN解毒中的潜力，但这些酶的作用仅限于内酯环的断裂（Ahmad et al., 2025）。
已报道的ZHD101及其同源酶的应用受到其在碱性pH条件下运行的限制，且缺乏大规模生产方法。因此，需要进一步探索ZEN/ZOL的解毒策略。细胞色素P450是一类普遍存在的含血红素的单加氧酶，其底物选择性可通过修饰底物结合位点来改变（Chen et al., 2021; Kumar et al., 2023）。因此，我们通过筛选系统评估了P450在ZEN/ZOL解毒中的应用潜力，发现了一种来自Bacillus megaterium的P450-BM3变体T8F3，该酶具有高转化率，能够水解ZEN及其代谢物α-ZOL（Arnold, 2018; Fansher et al., 2024）。为阐明其分子机制，我们解析了T8F3在无配体状态及其与ZEN和α-ZOL复合物的晶体结构。通过核磁共振（NMR）和高分辨率ESI-MS（电喷雾离子化质谱）进一步确定了催化产物的结构，发现区域选择性和立体选择性羟基化是主要修饰方式。此外，转化产物与母体化合物相比，表现出显著降低的配体结合亲和力和ER结合活性。为探究这种功能丧失的结构基础，我们还解析了ERα LBD与ZEN和α-ZOL转化产物复合物的晶体结构，以显示配体特异性变化。
