我系新引進人才季鵬飛研究員在博士后期間的工作在線發(fā)表于《自然·化學》雜志,研究方向為金屬酶的非天然催化反應(yīng)。論文標題為“Abiotic reduction of ketones with silanes catalysed by carbonic anhydrase through an enzymatic zinc hydride”(Nature Chemistry, 2021, https://doi.org/10.1038/s41557-020-00633-7)。
以金屬氫化物為活性中間體的過渡金屬催化反應(yīng),例如不對稱氫化、烯烴官能化、碳氫鍵活化等,在合成化學中意義重大。利用生物催化劑實現(xiàn)金屬氫化物類的催化反應(yīng)對于拓寬生物催化的反應(yīng)類型很有價值。但是氫負離子中間體在水中不穩(wěn)定,容易被水質(zhì)子化而分解產(chǎn)生氫氣,所以在酶催化的水相反應(yīng)中十分罕見。蛋白質(zhì)的疏水空腔有望穩(wěn)定住這一活性中間體。該研究工作證明,以鋅為活性中心的金屬酶碳酸酐酶能夠以硅烷為反應(yīng)底物,活化硅氫鍵形成氫化鋅中間體,再進一步插入羰基實現(xiàn)酮的不對稱還原反應(yīng),高效率制備手性醇化合物。該研究通過多個機理實驗以及計算化學模擬探究了該反應(yīng)的機理,間接支持了硅烷與氫氧化鋅的陰離子交換過程,以及氫化鋅中間體的氫負離子插入反應(yīng)。
該工作的另一個亮點在于探究了有機硅化合物的生物化學反應(yīng)。硅元素在地殼中豐度極高,但是有機硅化合物在生命體系中非常罕見。探究含硅化合物與蛋白酶的相互作用有望推動含硅藥物的研發(fā),甚至解答人類對“硅生命”概念長久以來的好奇心。這一工作證明硅烷這一非天然底物可以在酶催化反應(yīng)過程中充當高效的還原劑,制備端位氫負離子。該工作為生物催化與分子催化的交叉領(lǐng)域提供了新的研究策略。
季鵬飛研究員為論文的第一作者,加州大學伯克利分校教授、沃爾夫獎得主John Hartwig為論文通訊作者,加州大學伯克利分校教授、蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域?qū)<?/span>Douglas Clark為論文共同作者。
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41557-020-00633-7
季鵬飛研究員的個人主頁和課題組主頁如下,歡迎有興趣加入到本科生、研究生、博士后積極聯(lián)系:
https://person.zju.edu.cn/jipengfei
版權(quán)與免責聲明:本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權(quán)負責。如涉及侵權(quán),請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱:sales@allpeptide.com