Nature:中国科学家研发出一种用于非天然产物手性合成的“三重态光酶”

来源：互联网2022-10-19 17336054

本研究开发的人工三重态光酶综合了化学光催化剂高反应性和生物催化剂精确选择性的优点，为有机分子激发态反应的手性选择性调控提供了有效手段，从根本上拓展了酶催化反应的类型。

酶是自然界长期进化形成的高效生物催化剂。虽然生物酶的种类和功能很多，但往往只适用于特定的底物和天然的生化反应，难以满足社会生产对合成多样功能化学品的需求。近年来，随着合成生物学理论和技术的发展，通过人工设计，在蛋白质中引入非天然活性中心，可以构建人工酶，大大扩展酶的催化反应活性，从而实现更加多样的非天然有机化学品的生物催化合成。

华中科技大学研究团队与西北大学合作，在《Nature》杂志上在线发表了题为《三重光酶的对映选择性[22]-环加成反应》的研究论文。结合有机合成、基因工程、蛋白质工程、酶的理论计算和结构生物学等前沿理论和技术，团队将有机化学中开发的二苯甲酮三重态光敏剂定点插入选定蛋白质的手性腔中，构建了具有非天然光催化活性中心的人工三重态光酶。该光酶具有非天然的能量转移催化功能和机理，能够催化底物从基态跃迁到激发态进行光反应，从而高效催化吲哚衍生物的分子内[2 2]环加成反应，构建高度环丁烷稠合的多环吲哚啉分子，获得99%以上的单一手性异构体。

本研究开发的人工三重态光酶综合了化学光催化剂高反应性和生物催化剂高选择性的优点，为有机分子激发态反应的手性选择性调控提供了有效手段，从根本上拓展了酶催化反应的类型。随着计算机辅助人工酶理性设计能力的不断提高和基因密码子扩展技术的进一步发展，更多具有独特结构和性质的化学光敏剂将被引入蛋白质中，创造出新的非天然光酶，从而丰富光驱动生物催化的功能和应用范围。

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