通过重新编程的生物催化剂，研究人员正在突破酶促合成的边界，开发出一种能生成多样化高价值化合物的新方法。加州大学圣塔芭芭拉分校化学教授杨阳（Yang Yang）及其合作团队在《科学》杂志报告称，他们成功实现了酶促多组分反应，产生出六种独特的分子支架，其中许多结构此前无法通过其他化学或生物手段获得。
"创造新颖性和分子多样性对药物化学尤为重要，"杨阳教授指出。"长久以来，生物催化主要应用于大宗化学品生产。我们的工作证明新型生物催化方法能通过加速组合合成新型分子，在发现化学领域开辟新应用。"
这项研究获得美国国立卫生研究院和国家科学基金会资助。其核心在于开发出多样性导向合成策略，该策略旨在构建具有结构多样性的分子库，通过筛选发现具有生物活性的化合物。碳-碳键作为有机化学的基石，其形成与断裂机制对创造新型分子至关重要。
研究团队与匹兹堡大学计算有机化学教授彭刘（Peng Liu）合作，提出利用酶和光催化剂的组合工艺。该方法通过光催化产生反应活性物质，参与酶催化循环，最终以碳-碳键形成为核心，实现立体选择性三组分自由基偶联反应。"酶是大自然赋予的特权催化剂，"杨阳强调，"虽然其催化效率高且专一性强，但仅作用于特定底物。而我们开发的酶-光催化剂协同体系结合了两者优势，既保留酶的高选择性，又具备合成催化剂的广谱性。"
这项突破性技术成功完成了迄今为止该团队最复杂的多组分酶反应，开发出未知于化学和生物学领域的新型多组分生物催化反应。研究团队证明这些酶具有惊人通用性，可作用于广泛底物范围，为药物研发提供了前所未有的合成工具。
参考文献：Zhang C, Zhou J, Xie PP, et al. Diversity-oriented photobiocatalytic synthesis via stereoselective three-component radical coupling. Science. 2025. doi: 10.1126/science.adx2935
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