图 光生物协同催化的三组分转化

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22277053、22122305、21927814、223B2703）资助下，南京大学黄小强/厦门大学王斌举合作团队在光酶催化领域取得新进展，相关成果以“光生物协同催化实现对映选择性的三种自由基分选（Synergistic photobiocatalysis for enantioselective triple radical sorting）”为题，2024年11月22日在线发表于《自然》（Nature）期刊，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08399-5。

　　酶，作为自然界中的催化剂，在生命系统的多种生理过程中扮演着至关重要的角色，同时也是基础研究与生物制造等多个应用领域不可或缺的重要工具。尽管近年来酶催化领域取得了显著进展，但目前研究中的酶促反应大多局限于单分子或双分子转化。要实现由单一蛋白调控三个不同底物的有序转化，仍然面临着巨大的挑战。基于此，该团队巧妙地融合了基于[Ru(bpy)3]2+的光氧化还原催化和蛋白定向进化技术，将苯甲醛裂解酶“重塑”为催化非天然三组分反应的新型自由基酶（图）。该团队采用半理性的迭代位点特异性突变策略，引入5个突变位点，快速重构了酶的活性口袋，有效提高了非天然反应的效率，并精准引导前手性的自由基中间体完成高立体化学选择性的键合过程。该体系的优势在于，它能够灵活组合三种可变底物，突破天然酶通常催化单分子或双分子转化的限制，丰富了光生物合成的可能性与多样性。该团队通过酶学实验、光化学实验、电子顺磁共振谱学研究以及理论计算等多种手段，对该体系的反应机理进行了深入探究，为后续新催化模式的开发提供了思路。