植物酶的新功能可能导致绿色化学

美国能源部布鲁克海文国家实验室的科学家发现了一种植物酶的新功能，该功能可能对新型化学催化剂的设计产生影响。该酶催化或引发合成多种有机分子所需的基础化学反应之一，这些有机分子包括在润滑剂，化妆品中发现的有机分子以及用作制造塑料原料的有机分子。

负责这项研究的布鲁克海文实验室生物化学家约翰·尚克林说：“这种酶可以激发一种新的'绿色'化学反应。” “也许我们可以使这种生物分子适应于在植物中制造有用的化学物质，或者将其用作设计新的以生物为灵感的催化剂的基础，以取代目前使用的更昂贵，有毒的催化剂。”

尚克林和他的团队在“ 植物生理学 ”杂志上发表了描述该研究的论文。

该团队在对植物油脱饱和酶的持续研究过程中发现了这一发现。这些去饱和酶将氢原子从烃链中特定的相邻碳原子上剥离，并在这些碳原子之间插入双键。尚克林的研究小组此前曾创造出一种具有有趣特性的去饱和酶的三重突变体版本，他们正在分别研究这三个突变体以了解每个突变体的功能。

原来，有两种单突变酶去除了相邻碳原子之间的双键，并向每个碳原子添加了“ OH”(羟基)，从而产生了带有两个相邻羟基的脂肪酸。

包含这种相邻OH基团的脂肪酸(称为二醇)是制造润滑剂的重要化学成分，例如保持热引擎平稳运行的润滑剂。它们也可以转换成用于制造塑料或其他日用品的构件。

尚克林说：“二元醇确实是重要的工业化学品，但是在实验室中人工制造它们是有问题的。”

他指出，用于该反应的最佳工业催化剂是昂贵，高挥发性和有毒的。

另一个问题是二醇的形式不同，化学家很难制成单一的纯净形式。

尚克林说：“我们发现的酶突变体自然形成单一形式，因此无需进一步处理或浪费就可以使用。”

追踪两个OH基团中氧原子的起源表明它们都来自相同的氧分子(O 2)。从单个O?转移两个氧原子的能力在反应过程中，被称为“双加氧酶”的分子对于“双铁”酶(一个在其活性位点具有两个铁原子的酶)来说是令人惊讶的。

尚克林说：“以前没有报道过二氧化铁酶的双加氧酶化学。” “我们必须进行一些技术上具有挑战性的实验，以提供无可辩驳的证据证明这确实在发生，而且如果没有Ed Whittle的创造力和坚韧，我们将无法完成这项研究。”

该论文的主要作者惠特尔(现已从布鲁克海文实验室退休)已经在尚克林的实验室中为这一项目勤奋地研究了几年，以查明这一重要的新发现。

该小组的下一个目标是在国家同步加速器光源II(NSLS-II)上使用X射线获得该酶的晶体结构，该信号是美国能源部科学办公室布鲁克海文实验室的用户设施。

“我们将与我们的计算化学同事共享该结构信息，以弄清楚这种催化剂如何发生这种前所未有的化学反应的细节。”

这项工作可以帮助团队学习如何控制实验室制造的催化剂的配置，以模仿植物衍生的催化剂。

尚克林说：“如果我们能够将我们学到的知识整合到工业催化剂的设计中，这些反应可以生产出纯度更高，浪费更少的产品，并避免使用有毒化学物质。”

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

灼热的木星WASP-12b正在向它的恒星盘旋