科技日報記者 劉霞

英國曼徹斯特大學(xué)生物技術(shù)研究所（MIB）團隊在7日出版的《自然·化學(xué)》雜志發(fā)表研究稱：通過將光敏分子噻噸酮嵌入酶結(jié)構(gòu)，他們研制出一系列特殊光驅(qū)動酶。這種酶可作為特殊催化劑，在可見光下即可工作，有望為藥物和重要化學(xué)品生產(chǎn)帶來更環(huán)保、高效的解決方案。

傳統(tǒng)光驅(qū)動的化學(xué)過程存在明顯短板，不僅要依賴有害的紫外線，還需使用可能產(chǎn)生副產(chǎn)物的化學(xué)光敏劑。這些光敏劑吸收光，將能量傳遞給其他分子以驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)。MIB團隊曾嘗試將紫外線光敏劑植入蛋白質(zhì)，雖然提高了反應(yīng)選擇性，但仍面臨光化學(xué)效率低、損傷分子、帶來不必要副產(chǎn)物等問題。

為攻克這些難題，團隊將噻噸酮嵌入酶中，獲得多種新型光酶。新型光酶展現(xiàn)出三大優(yōu)勢：一是完全規(guī)避紫外線危害，因為噻噸酮能在可見光下工作；二是與工業(yè)照明條件完美匹配；三是反應(yīng)速度和精準度顯著提升。其中一種名為VEnT1.3的酶表現(xiàn)尤為突出，不僅能完成1300多次高效反應(yīng)循環(huán)，還可精確調(diào)控分子的三維形狀，這對確保藥物有效性至關(guān)重要。

更令人振奮的是，這些光酶還開辟了前所未有的制造途徑。以SpEnT1.3型酶為例，它能構(gòu)建傳統(tǒng)化學(xué)方法難以實現(xiàn)的螺旋環(huán)β-內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)，這類復(fù)雜的環(huán)狀分子是眾多藥物的重要骨架。此外，這些工程酶展現(xiàn)出傳統(tǒng)催化劑難以比擬的控制能力，能有效阻斷有害中間產(chǎn)物的生成。

最新技術(shù)既可減少化學(xué)廢棄物，又能降低能耗。隨著遺傳編碼技術(shù)的進步，他們希望能設(shè)計出更多光酶，以前所未有的精度和效率驅(qū)動復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，為制藥、農(nóng)用化學(xué)品、材料科學(xué)等諸多領(lǐng)域帶來革命性變化。