构建具有双重辅因子的合成金属酶，以实现迈克尔加成反应的协同催化和对映选择性转化

《Nature Synthesis》：Construction of dual-cofactor artificial metalloenzymes for synergistic and enantiodivergent catalysis of Michael addition reactions

人工金属酶（ArMs）通过模块化合成整合镍基辅因子与肽辅因子，基于四聚体链霉avbin实现协同催化，高效催化酮与烯酮的不对称Michael加成。经高通量固相多肽合成优化，关键突变稳定辅因子并优化活性位点构象，机制研究表明双辅因子协同作用。开发了两种互补ArMs系统，实现手性单体对映体发散合成，建立人工酶协同催化的一般策略。

　　

摘要

人工金属酶（Artificial Metalloenzymes，简称ArMs）为具有非生物活性的催化有机合成提供了有前景的工具。尽管协同催化已在小分子系统中得到广泛应用，但在人工金属酶中的应用却相对较少，部分原因在于在蛋白质骨架内组装协同辅因子的难度较大。本文报道了一种模块化合成方法，用于制备含有生物素化镍基辅因子和肽类辅因子的双辅因子人工金属酶，这两种辅因子均被固定在同源四聚体链霉亲和素（streptavidin）的相邻亚基上。这种协同作用的人工金属酶能够催化酮类与烯醛之间的不对称迈克尔加成反应，并通过化学遗传学优化提升了其催化性能。优化过程采用了高通量固相肽合成技术。机理研究揭示了协同作用的分子基础，以及关键突变在稳定辅因子和活性位点结构中的作用。值得注意的是，我们开发了两种互补的人工金属酶系统，可实现手性构建块的对映体选择性合成。这项工作为含有协同辅因子的人工金属酶的合成建立了一种通用策略，进一步拓展了生物催化不对称合成的应用范围。