基于非天然叔胺辅因子的人工酶创制及应用
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国家重点研发计划(2021YFA0911500);国家自然科学基金(22207043);江苏省自然科学基金重大项目(BK20220022);江苏省自然科学基金(BK20221092)


Enzymatic MBH reaction catalyzed by an artificial enzyme designed with the introduction of an unnatural tertiary amine cofactor
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    摘要:

    生物酶元件作为合成生物学系统的芯片对生物制造产业有着至关重要的作用。发展多样性新功能酶元件可为合成生物学系统提供丰富的工具盒并助力其发展。本研究报道了一种基于非天然辅因子的新型人工酶构建方法,通过非天然氨基酸结合点击化学策略将4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine,DMAP)辅因子通过共价键引入至优选蛋白骨架中,成功构建了一种以叔胺辅因子为催化中心的新型人工酶。该人工酶成功实现了一例环状烯酮与对硝基苯甲醛之间发生的非天然不对称Morita-Baylis-Hillman (MBH)反应,转化率高达90%、对映选择性(e.e.)为38%。本研究不仅为新型人工酶的设计提供了一种有效策略,而且为发展酶催化非天然MBH反应建立了理论基础。

    Abstract:

    As the chip of synthetic biology, enzymes play a vital role in the bio-manufacturing industry. The development of diverse functional enzymes can provide a rich toolbox for the development of synthetic biology. This article reports the construction of an artificial enzyme with the introduction of a non-natural cofactor. By introducing the 4-dimethylaminopyridine (DMAP) cofactor into the optimal protein skeleton via covalent bonds based on a click-chemistry strategy, we successfully constructed a novel artificial enzyme with the DMAP cofactor as the catalytic center. The artificial enzyme successfully catalyzed an unnatural asymmetric Morita-Baylis- Hillman (MBH) reaction between cycloketenone and p-nitrobenzaldehyde, with a conversion rate of 90% and enantioselectivity (e.e.) of 38%. This study not only provides an effective strategy for the design of new artificial enzymes but also establishes a theoretical basis for the development of unnatural biocatalytic MBH reactions.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

魏亚,陈崇文,童颖佳,周志. 基于非天然叔胺辅因子的人工酶创制及应用[J]. 生物工程学报, 2025, 41(1): 376-384

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  • 收稿日期:2024-03-14
  • 最后修改日期:2024-07-15
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  • 在线发布日期: 2025-01-24
  • 出版日期: 2025-01-25
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