1、烯烴復分解
根據2016年8月29日《自然》（《Nature》）雜志報道，來自巴塞爾大學與蘇黎世聯邦理工大學的科學家，通過蛋白定向進化與人工金屬輔酶的使用，創造了全新的人工金屬酶，同時該酶可催化細胞內的烯烴復分解反應。根據作者表述：“據我們所知，我們的結果是首創了有關人工金屬酶在全細胞使用并進行細胞內非生物性催化”。這可能是“在活細胞內創建的非自然代謝途徑”的最好例子。
圖1 烯烴復分解反應
圖片來源酶賽生物
自上世紀50年代發展至今，金屬催化的烯烴復分解反應已經發展成為標準的碳-碳鍵合成方法之一。其效率高且污染少，在化工業獲得廣泛應用。在2005年，諾貝爾化學獎頒給了3位在烯烴復分解反應研究方面做出突出貢獻的化學家伊夫?肖萬、羅伯特?格拉布和理查德?施羅克。然而，生物體內進行烯烴復分解反應是前所未聞的。
2、定向進化人工金屬酶重要結果
根據這篇文章報道，作者合成人工輔酶（以釕為中心的催化劑分子衍生的生物素，Biot-Ru），再將此人工輔酶與鏈霉親和素(Streptavidin，SAV)結合而形成了人工金屬輔酶。這種方法依賴于鏈霉親和素與生物素的高親和力，間接把帶有釕催化劑的生物素衍生物引入蛋白質。 通過周質蛋白表達以及外置的人工輔酶，作者成功在活細胞內實現有機金屬酶的正常運作。
圖2 人工金屬酶在體內催化烯烴復反應示意圖
圖片來源
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/carousel/nature19114-f1.jpg
作者比對了人工金屬酶、未與蛋白結合的人工輔酶、商業金屬催化劑，結果顯示人工金屬酶的催化效果最好。為了進一步提高金屬酶的活性以及其對不同底物的結合，作者運用了酶定向進化技術，成功再提高了酶的活性。這顯示蛋白結構對于釕催化劑的效果有顯著的影響，而定向進化技術的運用可以提升并控制酶的活性以及對不同底物的專一性。
圖3 bio-Ru-SAV優勢突變體
圖片來源
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/carousel/nature19114-f2.jpg
這種人工金屬基酶可以被設計和優化成不同的底物，從而產生各種不同的化學產品，而定向進化技術則是讓人工金屬酶達到產業化運用價值的重要手段。本文的人工金屬酶深具潛力，可以通過細胞作為分子工廠，生產新的高附加值化學品。
3、酶賽技術優勢
作為專業的酶催化企業以及酶定向進化技術的領導者，酶賽對于Markus et. al.的創意與結果拍案叫好。他們的創作顯示了人工酶的創造可以開拓更多的可能性，且人工酶的催化效率比未與蛋白結合的單純催化劑更高。從酶賽的專業角度來看，人工酶的定向進化具有良好前景。就如大自然千萬年的進化一樣，酶賽的定向進化平臺技術可以讓本文的人工酶的活性與選擇性獲得大幅提升，而達到產業化運用的水平。 寧波酶賽生物專注于酶進化技術，掌握了核心自主研發技術，處于國內領先水平，并且擁有豐富的酶改造和優化經驗，有信心并且有能力讓人工金屬酶的潛力獲得產業化的實現。
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文獻來源：doi:10.1038/nature19114
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文中圖2、3引用自《 Directed evolution of artificial metalloenzymes for in vivo metathesis 》，版權歸Nature所有。
文章版權聲明
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