科学家们重新思考如何通过施加热力学而不是动力学控制来在化学合成中使用酶

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来源:©Sophie Beeren/丹麦技术大学

环糊精葡萄糖转移酶用于从各种葡聚糖开始生成环糊精的动态混合物。加入合适的模板可以改变环糊精的分布

丹麦的研究人员开发了一套模板来影响酶介导系统的产物。他们用他们的方法合成了9个和10个单位的环糊精,这是很难通过其他方法获得的。

该方法涉及酶促合成互转化低聚物库,并使用一系列模板来选择性地偏爱系统中的不同产品,包括自然界中很少发现的产品。“我们的方法有趣之处在于,不需要蛋白质工程或酶修饰,我们就有能力控制酶反应,”他说苏菲Beeren他领导了这项研究。“我们只需要添加一些模板,就可以根据相同的反应得出不同的结果。”

Beeren结合她的酶知识和动态组合化学背景来发展这个概念。动态组合化学是一种热力学控制的过程,简单分子通过可逆反应连接在一起,形成复杂分子库(动态组合化学)。模板稳定并支持库中的特定产品。通过使用环糊精糖基转移酶(CGTase)在热力学控制下催化α-葡聚糖合成环糊精,Beeren能够添加人工模板,以偏爱不寻常的δ和ε大环环糊精。它们每个大环分别有9个和10个葡萄糖单位,在没有Beeren的模板的情况下高度不稳定,并转化为更小的低聚糖,因此非常难以合成。

Beeren说:“用传统的有机合成化学方法制造低聚糖是非常具有挑战性的——有很多步骤,很多提纯。”然而,这并不意味着在新过程中没有一些挑战。“为了稳定较大的环糊精,你必须有非常强的模板结合,才能与小环糊精的稳定性竞争。”此外,非常大的环糊精倾向于以类似于小环糊精的结合袋的方式折叠,所以创建大环糊精可以结合而小环糊精不能结合的模板有点棘手。”

“这是一个令人兴奋的第一个例子,低聚糖中的糖之间的联系通过酶的创造性使用而变得动态,”他说乔纳森·尼奇克他是英国剑桥大学的超分子化学专家。“这种连接的糖在从药物到封装(就像所研究的环灵巧素一样)等方面都很有用,所以我预计其他人会很快在这一概念证明的基础上,产生更多新的糖结构。”事实上,Beeren还计划将这种方法应用于合成其他糖,并将其优化为“一种燃料,远离平衡系统,我们将不同的酶结合在一起”。