我國科學家開發(fā)出用于非天然產物手性合成的“三重態(tài)光酶”

科研 2022-10-20 15:39

酶是自然界漫長演化形成的高效生物催化劑，雖然生物酶數(shù)量和種類繁多、功能多樣，但往往僅適用于專一的底物和天然的生命化學反應，難以滿足社會生產對多樣性功能化學品的合成需求。近年來，隨著合成生物學理論與技術的發(fā)展，通過在蛋白中人為設計和引入非天然活性中心構建人工酶，能夠極大地拓展酶的催化反應性，從而實現(xiàn)更多樣化非天然有機化學品的生物催化合成。

9月21日，華中科技大學研究團隊與西北大學合作，在《Nature》雜志上在線發(fā)表了題為“Enantioselective [2+2]-cycloadditions with triplet photoenzymes”的研究論文。團隊結合有機合成、基因工程、蛋白質工程、酶理論計算和結構生物學等交叉學科的前沿理論和技術，將有機化學發(fā)展的二苯甲酮類三重態(tài)光敏劑定點插入到選定蛋白的手性空腔中，構建了含非天然光催化活性中心的人工“三重態(tài)光酶”。該光酶具有能量轉移催化的非天然功能和作用機制，能催化底物從分子基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)發(fā)生光反應，從而高效催化吲哚衍生物的分子內[2+2]光環(huán)加成反應，構建高度張力環(huán)丁烷稠合的多環(huán)吲哚啉分子，并獲得大于99%的單一手性異構體。

該研究開發(fā)的人工三重態(tài)光酶集成了化學光催化劑的高效反應性和生物催化劑的精準選擇性兩者的優(yōu)勢，為有機分子激發(fā)態(tài)反應的手性選擇性調控提供了有效的手段，也從根本上拓展了酶催化的反應類型。隨著計算輔助的人工酶理性設計能力的不斷提升和基因密碼子拓展技術的進一步發(fā)展，更多結構和性質獨特的化學光敏劑將被引入蛋白創(chuàng)造新的非天然光酶，從而豐富光驅動生物催化的功能和應用范圍。

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05342-4

注：此研究成果摘自《Nature》雜志，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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