具有能量轉移作用機制的手性催化人工光酶誕生

近日，華中科技大學化學與化工學院教授鐘芳銳、吳鈺周團隊與西北大學教授陳希合作，利用合成生物學前沿技術對蛋白進行化學改造，引入了自然界不存在的光催化劑，創造了世界上首個具有能量轉移作用機制的手性催化人工光酶。相關研究成果近日發表于《自然》。

隨著人們對生態環境和綠色可持續發展的重視，用更加貼近自然的酶來加工合成化學品，替代傳統的高污染、高能耗的化學生產方式，正在成為新的發展趨勢。這就要求更多的酶能夠適應非天然產品的合成和生產。

鐘芳銳、吳鈺周團隊創造的人工光酶突破了酶只能用于天然產物生產的局限性，使酶能夠用于化學藥物、新材料等更多非天然合成化學品的生產。人工光酶集成了化學催化劑的獨特反應性和生物催化劑的專一選擇性兩大優勢，為解決手性光反應這一挑戰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類型，即使目前最先進的計算模擬算法也無法準確預測。對此，研究團隊投入了多個研究小分隊，分別構建了多個從理論模擬角度比較有希望的蛋白質，并基于實驗室已經構建的大量光化學反應的底物庫，對“種子選手”進行了大量篩選。

找到其中有希望的蛋白骨架和反應類型，只是“萬里長征的第一步”。吳鈺周坦言，研究的另一個挑戰在于打破學科邊界的壁壘，運用有機合成、基因工程、蛋白質工程、結構生物學和酶理論計算等多個學科的理論知識和技術方法。

“我們課題組里的很多同學都有交叉學科背景。在整個研究過程中，我們相互學習、取長補短，既顯著拓寬了團隊每一位成員的跨學科知識，也讓研究不斷取得進展。”團隊成員孫寧寧說。