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血红素过氧化物酶(haem peroxygenases)因使用外源 H2O2导致不可逆氧化失活,限制其应用。研究人员开展利用 O2和小分子还原剂驱动反应的研究,发现 DHA 水合物可激活氧气生成活性化合物 I,避免酶失活,展现合成潜力。
血红素过氧化物酶是极具吸引力的生物催化剂,它能利用过氧化氢(H
2O
2)将氧原子引入有机分子中。然而,由于使用外源 H
2O
2,这种酶会发生不可逆的氧化失活,从而阻碍了其实际应用。
在本研究中,提出了一种血红素过氧化物酶的替代催化路径。该路径使用氧气(O2)和小分子还原剂,如抗坏血酸、脱氢抗坏血酸(DHA)来驱动反应。实验和计算研究表明,DHA 的水合形式 DHAA 是关键的共底物,它能够激活氧气,生成具有活性的氧铁血红素化合物 I(oxyferryl haem compound I)。
研究还证实,这种依赖 O2/ 还原剂的催化路径在多种血红素过氧化物酶中都具有广泛的适用性,突出了其在单加氧酶(mono-oxygenase)功能方面的生物学意义。重要的是,这一创新路径避免了 H2O2的使用,从而消除了酶不可逆失活的风险。最后,放大反应能够生成具有出色产率的手性增值产品,这也凸显了这种新开发的过氧化物酶技术在可持续化学转化方面的合成潜力。