9月22日，记者从华中科技大学获悉，该�；в牖ぱг褐臃既瘛⑽忸谥芙淌谕哦佑胛鞅贝笱С孪＝淌谙嘀难芯柯畚�，日前在《自然》刊发。该研究原创性提出了一种“三重态光酶”新看法，团队通过合成生物学前沿手艺开发了一类全新人工酶生物催化剂，融合化学合成的非自然反应性和生物合成的精准高效性两方面优势，为医药、质料等领域主要功效化学品的绿色生物制造提供新的理论和手艺。
这一研究效果将助力绿色生物制造，推动古板化学化工生产向生物化工生产演进。
酶作为自然界漫长演化形成的高效生物催化剂，往往仅适用于专一的底物和自然的生命化学反应，难以知足社会生产对多样性功效化学品合成需求。
近年来，随着合成生物学理论与手艺生长，通过在卵白中人为设计和引入非自然活性中心构建人工酶，能极大拓展酶的催化反应性，从而实现更多样化非自然有机化学品的生物催化合成。虽然自然进化形成的生物酶数目和种类繁多，功效多样，而绝大大都都是基于热化学驱动活化机制。
“能受光驱动的自然光酶十分稀缺，现在已发明的光酶仅有光相助用相关的原叶绿素酸酯还原酶、修复DNA损伤的光裂合酶、脂肪酸脱羧酶等少数几种。”上述研究团队先容，将合成化学生长的光催化剂和光催化机制融合到卵白中构建新型人工光酶，能突破自然酶热催化机制局限，从基础上拓展生物催化反应类型，为主要功效化学品的绿色生物制造提供新理论和手艺。
同时，手性与生命征象亲近相关，也显著影响物质性能。手性分子精准合成能为医药、农药、信息和质料领域的生长提供焦点手艺支持。差池称催化是制备手性分子的高效途径，这一领域相关研究在已往半个世纪里已取得重大希望。然而，在引发态举行的光化学反应的手性控制仍是一个重大挑战。
针对上述问题，钟芳锐、吴钰周团队的研究，为引发态光反应的手性催化合成提供一种原创性计划。团队基于有机合成、基因工程、卵白质工程、酶理论盘算和结构生物学等交织学科配景，将合成化学生长的二苯甲酮类优异光敏剂通过基因密码子拓展手艺定点插入到选定卵白的手性空腔中，构建含非自然催化活性中心的人工光酶TPe。
从化学刷新构建的第一代三重态光酶TPe1.0，研究团队通过四轮突变迭代优化酶的氨基酸残基和反应空腔结构，建设突变体文库，完成光酶的定向进化，最终获得优异的突变体TPe4.0。
陈希团队通过X-射线剖析光酶与底物配合物的单晶结构，剖析了反应优异的手性选择性泉源于光敏剂和周边要害氨基酸残基与底物之间形成的氢键等多重弱键协同作用。
这项研究批注，通过将三重态能量转移的光催化机制与卵白质的细腻超分子腔相团结，人工三重态光酶集成了化学光催化剂的高效反应性和生物催化剂的精准选择性两者的优势，为有机分子引发态反应的手性选择性调控提供有用手段，也从基础上拓展酶催化的反应性。
研究团队体现，随着盘算辅助的人工酶理性设计能力一直提升和基因密码子拓展手艺进一步生长，更多结构和性子奇异的化学光敏剂将被引入卵白创立新的非自然光酶，富厚光驱动生物催化的功效和应用规模。
据悉，吴钰周、钟芳锐和陈希为上述论文配合通讯作者，华科大化学与化工学院博士生孙宁宁和黄建建为该文章配合第一作者，华中科技大学为该论文第一作者单位。