酶催化反映具备高效、高选择性、前提暖和、情况友爱等特色，于小份子药物及活性自然产品的合成中阐扬着愈来愈主要的作用，是合成化学及合成生物学的主要成长标的目的之一。与金属催化及有机小份子催化比拟，自然酶催化的反映种类很是有限。是以，基在化学反映机理及卵白质布局设计新型人工酶，有望打破酶催化与合成化学之间的壁垒，更年夜水平阐扬酶催化的上风。针对于这一问题，北京年夜学深圳研究生院项征课题组近期于《德国运用化学》及《美国化学会志》上发表两篇关在人工酶方面的研究论文，别离陈诉了以二级胺为催化基团的人工环丙烷化酶及含有机硼酸基团的人工傅克烷基化酶的研究事情。

于第一项研究中，项征课题组遭到有机催化范畴中手性胺催化剂可以活化羰基化合物的开导，设计合成为了含D-脯氨酸侧链的非自然氨基酸DProK，并使用遗传暗码子扩大技能将其选择性插入于卵白骨架RA95.5-8的差别位点，所构建的人工酶可以或许经由过程亚胺正离子活化机制催化α，β-不饱及醛的不合错误称环丙烷化反映。研究者颠末四轮定向进化得到了优秀的突变体，有用的实现了对于三个手性中央的立体节制，以高对于映选择性（ 99:1 e.r.）及高非对于映选择性（96:4:0 d.r.）天生硝基环丙烷产品。本项研究拓展了酶的催化模式，展示了遗传暗码子拓展技能于人工酶酶设计标的目的的潜力，为进一步拓展酶催化的非自然反映类型奠基了基础。

图1. 以二级胺为催化基团的人工酶设计。图片来历：Angew. Chem. Int. Ed.

于第二项研究中，项征课题组使用有机硼酸可以或许经由过程与羟基或者羧基形成可逆的共价键活化底物份子的特征，经由过程基因暗码子拓展技能于模版卵白LmrR中引入对于硼酸苯丙氨酸（pBoF）构建人工酶，用在催化不饱及酮与吲哚间的傅克烷基化反映。经由过程定向进化得到了催化活性及立体选择性显著晋升的人工酶突变体LmrR-BAGL，并体系研究了底物的合用规模（最高 99% yield，97:3 e.r.）。研究者进一步经由过程全细胞催化系统实现了制备级的生物催化转化，并将这一酶促C−C键形成反映与钯催化的去芳构化反映联用，实现了一系列螺环化合物的高效高对于映选择性合成。鉴在硼酸催化的多功效性，该人工酶还有有望运用在催化其它各种非自然反映。

图2. 含有机硼酸基团的人工酶设计。图片来历：J. Am. Chem. Soc.

第一项研究事情发表在Angewandte Chemie International Edition，博士研究生在明珠、袁晔及南边科技年夜学硕士研究生李振杰为配合第一作者，为本文做出孝敬的还有包括项征课题组助理研究员Thittaya Kunthic及硕士研究生王鹤翔。尤其感激南边科技年夜学徐晨传授的引导及帮忙。该事情获得了深圳市科技项目、广东省重点范畴研发项目、国度天然科学基金及广东省基础与运用基础研究基三木SEO-金项目等基金的撑持。

第二项研究事情发表在Journal of the American Chemical Society，博士研究生牟树彬、陈凯月及助理研究员Thittaya Kunthic为配合第一作者。尤其感激北京年夜学深圳研究生院潘峥婴特聘研究员的名贵建议。该事情获得了深圳市科技项目、广东省重点范畴研发项目等基金的撑持。

References:

[1] Yu, M.-Z.#; Yuan, Y.#; Li, Z.-J.#; Kunthic, T.; Wang, H.-X.; Xu, C.; Xiang, Z*. An Artificial Enzyme for Asy妹妹etric Nitrocyclopropanation of α,β-Unsaturated Aldehydes—Design and Evolution. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202401635.

[2] Mou, S.-B.#; Chen, K.-Y.#; Kunthic, T.#; Xiang, Z*. Design and Evolution of an Artificial Friedel–Crafts Alkylation Enzyme Featuring an Organoboronic Acid Residue. J. Am. Chem. Soc. 2024, ASAP.