合成生物学重大突破！此前只能人工合成的物质，现在能用细菌生产了……

美国研究人员通过改造细菌，使其生产出了一种迄今只能在实验室内合成的分子。

基于天然酶P450（灰色）的人工金属酶。

合成生物学已经取得了巨大的成功，科学家们现在可利用酵母菌和细菌生产生物燃料、药品和香料等诸多产品。这些化学制品仅以糖作为能源，成本低廉且更具可持续性。然而，该领域一直受到基因因素的限制——科学家只能通过自然界的化学反应来制造分子，但更多物质是依靠人工反应合成的。

近日，美国加州大学伯克利分校（UCB）和劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的合成化学家与合成生物学家展开了合作，在一定程度上攻克了这一难题。他们通过改造细菌，使其生产出一种迄今只能在实验室内合成的分子。当地时间10月15日，相关研究成果刊登在《自然·化学》杂志中。UCB教授John Hartwig表示：“这是一种全新的化学合成方法。”

在实验中，Hartwig将金属催化剂植入天然酶中，制造出了一种人工金属酶（金属铱与天然酶P450的混合物，后文简称铱-P450）。P450广泛存在于肝脏，自然包含一种叫做血红素的辅因子，它富含金属铁原子。团队用铱替代了铁，在试管中产生了金属酶。这种酶通过将第三个碳粘附在碳碳双键上，成功在其他有机分子处添加了环丙烷。基于铱元素的金属酶具有立体选择性——也就是说，它可生成环丙基化分子，而不是它的镜像分子，后者在人体内的行为会有所不同。最终，团队通过平衡细菌的新陈代谢，在细菌培养液中制造了终产品——环丙基化柠檬烯。

Hartwig说：“虽然这种产品只是一种相对简单的分子，但这项工作展示了生物合成与化学合成结合后制造新分子的潜力。”研究人员Aindrila Mukhopadhyay补充：“将其他金属酶整合到细菌中，有可能会改变微生物产业的格局。如今，大部分药物都面临着艰难的植物提取过程，这些植物往往很难种植，还对环境有负面影响。如果能用生物技术可靠地生产这些化合物，将真正解决可持续问题。更重要的是，它不仅仅适用于药物行业，还适用于聚合物前体、建筑材料和生物燃料的制造。我们向细胞化学工厂的建设迈出了一大步。”

编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然·化学》

期刊编号：1755-4330

原文链接：https://phys.org/news/2021-10-synthetic-biology-realm-unnatural.html

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