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硝基烷类氧化酶是一类催化中性硝基烷类化合物转化为相应的醛或酮，过氧化氢及亚硝酸的氧化酶。由于硝基烷类化合物为一类有毒的物质，所以利用生物催化的方法降解硝基烷类化合物为低毒物质对于环境保护和人类健康具有重要意义。目前发现在生物体内催化硝基烷类化合物的酶包括两类，分别为硝基烷类氧化酶(NAO)和2-硝基丙烷双加氧酶(2-NPD)。本研究根据酶学动力学及反应产物的结果确定了来源于圈卷产色链霉菌的催化硝基烷类化合物的酶属于硝基烷类氧化酶，并命名为Sa-NAO。而该酶在酶学性质方面与两类酶均有差异，为了进一步阐明该酶的催化机制，我们对其进行了晶体学研究。采用悬滴结晶的方法，获得了衍射分辨率为2.0 A的晶体。通过结构解析确定该酶由两个结构域组成，分别是TiM barrel结构域和由C-端氨基酸折叠成的结构域(αααβαβαfold)。根据晶体结构和序列保守性分析，选择了位于辅基FMN周围的9个氨基酸进行了定点突变。突变蛋白的酶学结果证明了这些氨基酸为该酶的活性中心，对于底物或辅基结合及酶的催化起着重要作用。在此基础上，选择了突变后酶活提高150％的突变蛋白W320Y及酶活完全丧失的突变蛋白H179D与硝基乙烷复合物分别进行了结晶及结构解析。通过比较天然蛋白及两个突变蛋白的晶体结构，发现除了突变氨基酸的变化外三者结构没有太大的差别，这说明突变蛋白的酶活变化不是由于结构的变化所引起的，而是由突变引起的。依据蛋白晶体结构及定点突变结果推测了Sa-NAO可能的催化机制。有趣的是，来自圈卷产色链霉菌的硝基烷类氧化酶的主要结构与来自铜绿假单胞菌的2-硝基丙烷双加氧酶相似，而与来自尖刀镰孢菌执行相同功能的硝基烷类氧化酶没有结构及序列的相似性。这说明Sa-NAO可能是具有TIM barrel结构的一类新的硝基烷类氧化酶。
目前对硝基烷类的氧化酶的研究主要集中在酶学及催化机制方面，而对该类酶基因在体内的功能了解很少。因此，本研究又进行了圈卷产色链霉菌硝基烷类氧化酶体内功能的研究。氨基酸序列分析表明该酶基因广泛存在于生物体，在古菌、细菌及真菌均发现该酶的同源基因。本实验室前期工作也证明了该酶在圈卷产色链霉菌内可组成性表达，在添加底物后，可大量诱导表达。因此，硝基烷类氧化酶基因在生物体内起着重要作用。在此基础上，敲除了圈卷产色链霉菌的硝基烷类氧化酶基因，发现该基因的破坏导致菌株生长加快，而相应的互补株又恢复了野生型的表型。增加一个该基因拷贝在野生型菌株则引起了菌株生长的延迟，此结果进一步验证了该基因与圈卷产色链霉菌的生长相关。这也是首次揭示了硝基烷类氧化酶基因与链霉菌的生理学特性相关。然而，该基因作用的的分子机制还需进一步的研究。
本实验室前期工作通过基因破坏及互补实验证明了sanX在尼可霉素合成中起着重要作用。为了确定该酶的生物学功能，从圈卷产色链霉菌中克隆了该酶基因，并对该基因进行了异源表达。通过检测无机磷释放和HPLC分析方法进行了该酶的生化实验分析。结果表明该酶不能催化尿苷，而可以以磷酸尿苷单磷酸(UMP)为底物，进行磷酸烯醇式丙酮酸转移。其催化生成的产物3’.磷酸烯醇式丙酮酸-UMP不是尼可霉素生物合成的中间产物，该产物可能还需要位于sanX下游的基因参与，从而转化为尼可霉素合成的中间产物。