中国科学院上海药物研究所研究员廖苍松、副研究员张睿团队，首次报道了利用多功能I型醛缩酶催化环丙烷的立体选择性从头合成，展示了I型醛缩酶作为多功能酶的催化潜力，拓宽了其在不对称合成中的应用，为高附加值环丙烷化合物的绿色制造提供了新思路。相关研究成果于11月10日发表于《美国化学会志》。
环丙烷是天然产物和药物分子中广泛存在的结构单元。目前，构建环丙烷骨架的策略主要依赖于烯烃转化，而利用单一催化剂从头构建环丙烷三根碳-碳键的方法尚无报道。生物催化具有高效的催化活性、优异的化学选择性与立体选择性等优势，已成为有机合成不可或缺的重要工具。其中，多功能酶可以在单一活性位点内特异性催化两种以上不同机理的反应，有效简化了酶的定向进化过程，提升酶级联反应效率的同时降低了酶的开发和制造成本，促进生物催化在有机合成中的应用。
研究团队通过对I型丙酮酸醛缩酶NahE的功能重构和定向进化，将醛缩酶NahE改造为可以催化羟醛缩合、脱水反应、迈克尔加成反应及分子内SN2取代反应的多功能生物催化剂，实现了环丙烷骨架的不对称从头合成。此外，研究团队获得的突变体，可兼容多种芳香醛和脂肪醛类底物，以优异的对映选择性和非对映选择性高效获得目标产物。
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.5c13402
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