首次构建出制造含硼碳键化合物的细菌

在一项新的研究中，美国加州理工学院化学工程、生物工程与生物化学教授Frances Arnold博士和她的团队构建出首次能够制造含有硼-碳键（B-C）的化合物的细菌。在此之前，这些硼-碳键仅来自化学家的实验室，并不能够由任何已知的生命形式产生。相关研究结果发表在2017年12月7日的Nature期刊上，论文标题为“Genetically programmed chiral organoborane synthesis”。

这一发现是合成生物学取得的新进展：活的有机体经教导后产生制造药物、农用化学品和其他的工业产品所需的化合物。去年，Arnold团队还设计出产生具有硅-碳键（Si-C）的分子，即有机硅化合物。

根据Arnold的说法，通过使用生物学而不是合成工艺，人们能够潜在地以 “更加绿色”的方式制造化合物。

为了诱导这些细菌产生含硼化合物，这些研究人员使用了Arnold在20世纪90年代早期开创的被称作定向进化的方法：酶在实验室中经过进化后产生所需的功能，比如构建在生物世界中未发现的化学键。正如在之前的基于硅的研究中做到的那样，他们首先利用一种常见的被称作细胞色素c的蛋白开展研究，不过这种蛋白具有一种在生活于冰岛温泉中的细菌内天然发生的突变。他们让编码这种蛋白的DNA发生突变，随后让这些发生突变的DNA序列导入到上千个细菌细胞中，以便观察所形成的这些细菌是否能够产生所需的硼-碳键。随后，他们再次让编码成功发生突变的蛋白的DNA发生突变。这种循环不断重复直到产生这种蛋白的细菌高效地制造硼-碳化合物。

这些研究人员制造出这种蛋白的六种版本，每种版本具有略微不同的用于制造各种含硼-碳键分子的能力。他们最终构建出的细菌制造含硼-碳键分子的产率比用于相同反应的合成化学过程高出400倍。

这些研究人员能够利用这种技术轻松地产生更多的具有特定功能的蛋白。

硼是化学领域的无名英雄之一。 它不是人们每天都听到的化学元素，但是它对化学的贡献是巨大的。这些研究人员很高兴将这个元素首次添加到合成生物学工具箱中。