一种新的协同方法可以通过将合成光化学与生物催化相结合来产生非规范氨基酸

新化学，新酶学。通过一种融合了两个世界的优点的新方法 – 酶和小分子光化学的独特和互补活性 – 加州大学圣巴巴拉分校的研究人员为新的催化反应打开了大门。它们的协同方法允许新产品，并且可以简化现有过程，特别是非规范氨基酸的合成，这对于治疗目的很重要。

“这种方法解决了我认为是我们领域最重要的问题之一：如何在一般意义上开发生物学和化学都新的催化反应，”化学教授杨扬说，他是发表在《科学》杂志上的一篇论文的作者。最重要的是，该过程是立体选择性的，这意味着它可以选择所得氨基酸的首选“形状”。

协同光生物催化方法由两个共同发生的催化反应组成。光化学反应产生一个短寿命的中间分子，该分子与酶促过程的反应性中间体一起工作，产生氨基酸。

生物催化方面从酶开始，激活丰富的天然氨基酸底物并形成酶中间体。同时，在合成方面，制造了小分子光催化剂来吸收可见光，以便利用能量激活另一种底物。这种反应产生了一种短暂的激进物种 – 一种瞬态的，高反应性的分子，是杨实验室选择的工具。

关于自由基（也称为“自由基”）的事情是，它们不仅往往是短暂的，而且也很难圈养。

“普遍的共识是，如果你在溶液中或蛋白质口袋外形成一个自由基，那么在它做一些富有成效的事情之前，就会发生很多事情，比如经历副反应，或者被破坏，”杨说。

但实验室的王牌是酶促反应产生的中间分子，它可以捕获自由基。

“所以现在最重要和最有趣的一步是，一旦我们形成这种短暂和短暂的自由基物种，它就可以移动到酶的活性位点并与酶形成的活化共价中间分子反应，”杨说。“我们基本上设计了一个系统，其中自由基可以有效地与酶形成的中间体反应并进行立体选择性化学。

正是这种效率，杨实验室正在寻求创建一个立体选择性非规范氨基酸合成的平台（“非规范”只是意味着这些蛋白质构建块在生物体的基因中找不到）。首先，该过程对不同的“形状”或原子在所得分子中相对于彼此的排列具有选择性 – 这是立体化学（也称为3D化学）世界中的一个重要因素。其次，传统的非规范氨基酸合成方法是一个复杂的多步骤过程。

“我们的工艺将非规范氨基酸合成缩短了三到五个步骤。对于具有多个立体中心的氨基酸，基本上没有化学手段来制备这些具有立体控制的化合物。“杨开说。对于肽疗法的制造商来说，这可能是一个游戏规则的改变者。Yang收到了来自制药和生物技术行业的询问，询问可能将这些技术应用于氨基酸合成。

它并不止于此。这种方法可以为生物和合成催化打开新的大门，使研究人员能够处理棘手的自由基，获得以前无法到达的化合物和分子，并发现以前未知的反应。