中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員廖蒼松、副研究員張睿團(tuán)隊(duì)，首次報(bào)道了利用多功能I型醛縮酶催化環(huán)丙烷的立體選擇性從頭合成，展示了I型醛縮酶作為多功能酶的催化潛力，拓寬了其在不對稱合成中的應(yīng)用，為高附加值環(huán)丙烷化合物的綠色制造提供了新思路。相關(guān)研究成果于11月10日發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì)志》。
環(huán)丙烷是天然產(chǎn)物和藥物分子中廣泛存在的結(jié)構(gòu)單元。目前，構(gòu)建環(huán)丙烷骨架的策略主要依賴于烯烴轉(zhuǎn)化，而利用單一催化劑從頭構(gòu)建環(huán)丙烷三根碳-碳鍵的方法尚無報(bào)道。生物催化具有高效的催化活性、優(yōu)異的化學(xué)選擇性與立體選擇性等優(yōu)勢，已成為有機(jī)合成不可或缺的重要工具。其中，多功能酶可以在單一活性位點(diǎn)內(nèi)特異性催化兩種以上不同機(jī)理的反應(yīng)，有效簡化了酶的定向進(jìn)化過程，提升酶級聯(lián)反應(yīng)效率的同時(shí)降低了酶的開發(fā)和制造成本，促進(jìn)生物催化在有機(jī)合成中的應(yīng)用。
研究團(tuán)隊(duì)通過對I型丙酮酸醛縮酶NahE的功能重構(gòu)和定向進(jìn)化，將醛縮酶NahE改造為可以催化羥醛縮合、脫水反應(yīng)、邁克爾加成反應(yīng)及分子內(nèi)SN2取代反應(yīng)的多功能生物催化劑，實(shí)現(xiàn)了環(huán)丙烷骨架的不對稱從頭合成。此外，研究團(tuán)隊(duì)獲得的突變體，可兼容多種芳香醛和脂肪醛類底物，以優(yōu)異的對映選擇性和非對映選擇性高效獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.5c13402
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