特殊光驅動酶“激活”環(huán)保高效藥物生產

科技日報訊 （記者劉霞）英國曼徹斯特大學生物技術研究所（MIB）團隊在5月7日出版的《自然·化學》雜志發(fā)表研究稱：通過將光敏分子噻噸酮嵌入酶結構，他們研制出一系列特殊光驅動酶。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品生產帶來更環(huán)保、高效的解決方案。

圖片來源：《自然·化學》雜志

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

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多次高效反應循環(huán)，還可精確調控分子的三維形狀，這對確保藥物有效性至關重要。

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，它能構建傳統(tǒng)化學方法難以實現(xiàn)的螺旋環(huán)β-內酰胺結構，這類復雜的環(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物的生成。

最新技術既可減少化學廢棄物，又能降低能耗。隨著遺傳編碼技術的進步，他們希望能設計出更多光酶，以前所未有的精度和效率驅動復雜化學反應，為制藥、農用化學品、材料科學等諸多領域帶來革命性變化。