全新的化学与酶学。加州大学圣巴巴拉分校的研究团队采用了一种创新的方法，将酶与小分子光化学的独特活性结合，开启了新的催化反应的可能性。他们的协同方法不仅能生成新产品，还能简化现有的合成过程，尤其是在非典型氨基酸的合成中，这对治疗具有重要意义。
化学教授杨洋在《科学》期刊上发表了一篇论文，他表示：“在我看来，这种方法解决了我们领域内最重要的问题之一：如何开发出对生物学和化学都具有新颖性的催化反应。”他补充道：“最关键的是，这个过程具有立体选择性，意味着它能够选择性地产生特定‘形状’的氨基酸。”
这种协同光生物催化方法由两个同时进行的催化反应组成。光化学反应生成一个短暂的中间体，与酶促反应中的活性中间体共同作用，最终合成氨基酸。
生物催化的过程从酶开始，激活丰富的天然氨基酸底物并形成酶的中间体。同时，一种小分子光催化剂被合成出来，以吸收可见光并利用其能量激活另一个底物。这一反应生成了一种短命的自由基——一种短暂且高活性的分子，这是杨实验室所选择的工具。
自由基的特点在于其短暂的寿命和难以控制的特性。
杨洋指出：“普遍认为，如果你在溶液中或蛋白质袋外形成自由基，在其发挥作用之前，可能会发生许多事情，比如副反应或被破坏。”
然而，实验室的关键在于酶促反应生成的中间体，它能够捕获自由游离的自由基。
“因此，现在最重要且有趣的一步是，一旦我们形成了这种短暂的自由基，它就能到达酶的活性位点，并与酶生成的激活共价中间体反应，”杨洋表示。“我们基本上设计了一个系统，使得自由基能够有效地与酶生成的中间体反应，并进行立体选择化学。”
杨实验室追求的正是这种高效性，他们试图创建一个立体选择性的非典型氨基酸合成平台（“非典型”意味着这些蛋白质构建块在生物体的基因中并不存在）。首先，这个过程对不同“形状”具有选择性，或者说是在生成的分子中原子相对排列的方式——这是立体化学（也称为3D化学）领域的重要因素。其次，传统的非典型氨基酸合成方法通常是一个复杂的多步骤过程。
“我们的工艺将非典型氨基酸的合成步骤缩短了三到五个步骤。对于具有多个立体中心的氨基酸，几乎没有化学方法能够通过立体控制来合成这些化合物。”杨洋说。这可能会对肽疗法的制造商产生重大影响。杨洋已经收到了制药和生物技术行业关于将这些技术应用于氨基酸合成的潜在咨询。
而且，这种方法不仅限于此。它可以为生物催化和合成催化开辟新的领域，使研究人员能够处理复杂的自由基，接触到以前无法获得的化合物和分子，并发现未知的反应。
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希望本篇文章《科学家阐明非标准氨基酸合成的协同机制》能对你有所帮助！
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