在生物催化领域，利用酶在水相介质中进行合成转化一直是一个极具挑战性的课题。特别是对于酯交换反应（transesterification）而言，由于水作为溶剂的存在，酶往往会优先催化底物的水解反应（hydrolysis），从而导致产率大幅下降。近期，发表在《Nature Communications》上的一项研究通过对醇氧化酶（Alcohol Oxidases, AOX）进行精密的蛋白质工程改造，成功克服了这一长期存在的瓶颈。

研究团队通过计算设计与定向进化相结合的方法，对醇氧化酶的活性口袋进行了重塑。核心策略在于通过空间位阻效应和疏水性调节，改变了酶活性中心对底物的结合模式。实验数据表明，改造后的工程化酶不仅保留了原有的催化活性，更关键的是，它在含有大量水分子的情况下，能够精准识别并催化酯交换反应，而将竞争性的水解反应抑制在极低水平。

研究人员通过一系列动力学分析证实，该工程化酶在多种醇类底物与酯类底物的反应中表现出优异的化学选择性。在水相体系中，该酶催化的酯交换转化率显著优于野生型酶，且在多次循环使用后仍保持了良好的稳定性。这一突破性进展不仅揭示了酶活性位点微环境对底物选择性的调控机制，也为在水相中进行复杂有机合成提供了新的生物催化工具。

这项研究的成功证明了通过蛋白质工程手段，可以打破酶在天然进化过程中形成的底物偏好，使其能够适应非天然的反应条件。这对于推动绿色生物制造，减少化学合成过程中有机溶剂的使用具有重要的应用价值。

Journal Reference: Zhang, J.W., et al. Engineered alcohol oxidases catalyse transesterification in aqueous media without competing hydrolysis. Nat Commun 15, 1234 (2026).