化学家制造出含硼的新型天然酶

荷兰格罗宁根大学的生物分子化学和催化教授杰拉德·罗尔费斯（Gerard Roelfes）领导的研究小组最近在《自然》杂志上发表了一篇关于新型酶的研究，该酶含有硼酸基团。硼酸在有机化学中已经被使用了几十年，但并不存在于任何生物体中。罗尔费斯解释说，硼酸引发的化学反应与自然界中常见的化学反应不同。研究小组通过定向进化创造了一个含有硼酸基团的酶，并进一步提高了其选择性和催化能力。此外，酶促反应比传统化学反应更可持续，因为它们在低温下进行，无需有毒溶剂。

硼在有机化学中的应用可以追溯到70年前，并且曾在1979年获得化学诺贝尔奖。近年来，硼作为催化剂的应用越来越受到关注，但迄今为止，在化工行业中的使用仍然有限。罗尔费斯表示：“迄今为止，硼催化速度太慢，不太适合对映选择性反应。”这些类型的反应用于制造手性分子，它们可以存在两个镜像版本，就像左手和右手一样。在许多药物中，这两种“手”可能会产生不同的效果。因此，有必要有选择地生产正确的“手”，特别是对于制药行业而言。

为了实现这一目标，研究小组尝试在酶中引入硼。他们利用扩展的遗传密码将含有反应性硼酸基团的非天然氨基酸引入到酶中。“利用这种技术，我们可以在DNA水平确定在蛋白质中放置氨基酸的位置。”

一旦他们制造出含有硼酸基团的酶，他们就可以利用定向进化来提高其效率，从而实现更快的催化。此外，通过将硼酸置于酶的手性环境中，他们能够实现高度对映选择性的催化。这项研究描述的反应是一个“原理验证”，展示了在酶中利用硼的催化能力的途径。

利用酶来创建有机化合物对制药行业至关重要。格罗宁根大学正在积极努力朝着这个目标迈进。“我们在理学与工程学院有多个研究小组致力于使用不同方法为化工行业创造生物催化解决方案。”在这一背景下，罗尔费斯和他的团队将继续开发他们的硼酸酶，并创建其他类似的新型酶。