具有能量转移作用机制的手性催化人工光酶诞生

近日，华中科技大学化学与化工学院教授钟芳锐、吴钰周团队与西北大学教授陈希合作，利用合成生物学前沿技术对蛋白进行化学改造，引入了自然界不存在的光催化剂，创造了世界上首个具有能量转移作用机制的手性催化人工光酶。相关研究成果近日发表于《自然》。

随着人们对生态环境和绿色可持续发展的重视，用更加贴近自然的酶来加工合成化学品，替代传统的高污染、高能耗的化学生产方式，正在成为新的发展趋势。这就要求更多的酶能够适应非天然产品的合成和生产。

钟芳锐、吴钰周团队创造的人工光酶突破了酶只能用于天然产物生产的局限性，使酶能够用于化学药物、新材料等更多非天然合成化学品的生产。人工光酶集成了化学催化剂的独特反应性和生物催化剂的专一选择性两大优势，为解决手性光反应这一挑战性难题提供了一种全新的策略。

钟芳锐表示，由于这是一种未知的新反应类型，即使目前最先进的计算模拟算法也无法准确预测。对此，研究团队投入了多个研究小分队，分别构建了多个从理论模拟角度比较有希望的蛋白质，并基于实验室已经构建的大量光化学反应的底物库，对“种子选手”进行了大量筛选。

找到其中有希望的蛋白骨架和反应类型，只是“万里长征的第一步”。吴钰周坦言，研究的另一个挑战在于打破学科边界的壁垒，运用有机合成、基因工程、蛋白质工程、结构生物学和酶理论计算等多个学科的理论知识和技术方法。

“我们课题组里的很多同学都有交叉学科背景。在整个研究过程中，我们相互学习、取长补短，既显著拓宽了团队每一位成员的跨学科知识，也让研究不断取得进展。”团队成员孙宁宁说。