近日，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院教授鐘芳銳、吳鈺周團(tuán)隊(duì)與西北大學(xué)教授陳希合作，利用合成生物學(xué)前沿技術(shù)對(duì)蛋白進(jìn)行化學(xué)改造，引入了自然界不存在的光催化劑，創(chuàng)造了世界上首個(gè)具有能量轉(zhuǎn)移作用機(jī)制的手性催化人工光酶。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表于《自然》。

隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境和綠色可持續(xù)發(fā)展的重視，用更加貼近自然的酶來(lái)加工合成化學(xué)品，替代傳統(tǒng)的高污染、高能耗的化學(xué)生產(chǎn)方式，正在成為新的發(fā)展趨勢(shì)。這就要求更多的酶能夠適應(yīng)非天然產(chǎn)品的合成和生產(chǎn)。

鐘芳銳、吳鈺周團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的人工光酶突破了酶只能用于天然產(chǎn)物生產(chǎn)的局限性，使酶能夠用于化學(xué)藥物、新材料等更多非天然合成化學(xué)品的生產(chǎn)。人工光酶集成了化學(xué)催化劑的獨(dú)特反應(yīng)性和生物催化劑的專(zhuān)一選擇性兩大優(yōu)勢(shì)，為解決手性光反應(yīng)這一挑戰(zhàn)性難題提供了一種全新的策略。

鐘芳銳表示，由于這是一種未知的新反應(yīng)類(lèi)型，即使目前最先進(jìn)的計(jì)算模擬算法也無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)投入了多個(gè)研究小分隊(duì)，分別構(gòu)建了多個(gè)從理論模擬角度比較有希望的蛋白質(zhì)，并基于實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)構(gòu)建的大量光化學(xué)反應(yīng)的底物庫(kù)，對(duì)“種子選手”進(jìn)行了大量篩選。

找到其中有希望的蛋白骨架和反應(yīng)類(lèi)型，只是“萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步”。吳鈺周坦言，研究的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于打破學(xué)科邊界的壁壘，運(yùn)用有機(jī)合成、基因工程、蛋白質(zhì)工程、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和酶理論計(jì)算等多個(gè)學(xué)科的理論知識(shí)和技術(shù)方法。

“我們課題組里的很多同學(xué)都有交叉學(xué)科背景。在整個(gè)研究過(guò)程中，我們相互學(xué)習(xí)、取長(zhǎng)補(bǔ)短，既顯著拓寬了團(tuán)隊(duì)每一位成員的跨學(xué)科知識(shí)，也讓研究不斷取得進(jìn)展。”團(tuán)隊(duì)成員孫寧寧說(shuō)。(記者陳彬 通訊員高翔)

關(guān)鍵詞： 具有能量轉(zhuǎn)移作用機(jī)制的手性催化人工光酶誕生 世界上首個(gè)具有能量轉(zhuǎn)移作用機(jī)制的手性催化人工光酶 突破了酶只能用于天然產(chǎn)物生產(chǎn)的局限性 華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院