911制品厂麻花特聘研究员黄小强团队改造了焦磷酸硫胺素依赖酶，通过协同可见光催化的方式，构建了一种叁组分光生物催化体系。相关研究成果近日在线发表于《自然》。
酶是自然界的催化剂，在生命体系的多种生理过程中发挥关键作用，也是基础研究和生物制造等应用领域的重要工具。然而，天然酶催化功能相对有限，无法满足当下需求。尽管近年来酶催化在不断发展，但目前的酶促反应多是单分子或双分子转化。如何抑制自然选择的酶天然反应性，利用1个蛋白调控3个不同底物/化学中间体的有序转化，仍然具有挑战性。
为此，黄小强团队利用可见光激发和定向进化手段，将苯甲醛裂解酶“重塑”为叁组分自由基酶，实现了一例非天然的高对映选择性的叁组分自由基偶联反应，并且结合机理实验解析了这一新功能的化学机制。该体系能够组合3个可变底物，极大丰富了光生物合成的多样性，是光酶领域的一个标志性成果。
该体系有非常好的底物耐受性，能够接受各种取代的芳香醛、杂环芳香醛等，以及多种烷基自由基前体。该研究展示的33个例子中，有25例对映选择性能≥97% ee（非对映异构体过量值），凸显了酶可调的活性口袋对于游离自由基立体化学的精妙调控作用。
此外，研究人员对相关机理开展了详细研究，揭示了该体系实现叁组分反应性的关键以及高立体化学选择性的来源。该研究一方面突破了天然酶催化底物的局限、赋能绿色生物制造，另一方面为解决化学领域的手性精准控制难题提供了新策略。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08399-5
