作者：赵晨、郁惠蕾 摄影：赵晨
近日，我校生物反应器工程全国重点实验室、上海生物制造协同创新中心郁惠蕾教授课题组在酶催化合成手性亚砜药物研究方面取得重要进展。相关成果以“Reprogramming the Catalytic Pocket of Baeyer–Villiger Monooxygenase for Efficient Synthesis of a Chiral Sulfoxide Pharmaceutical”为题，发表于国际顶级催化领域期刊ACS Catalysis。
手性亚砜药物是治疗胃食管反流及溃疡类疾病的重要药物，其中右旋兰索拉唑具有疗效显著且副作用小的优点。然而，其传统化学合成需大量使用过渡金属催化及有机过氧化剂，且过氧化副产物难以控制，最终导致生产工艺复杂，生产成本高和环境负荷重等问题。针对这一瓶颈，研究团队以来源于Cupriavidus basilensis的Baeyer–Villiger单加氧酶为研究对象，采用“四氨基酸扫描”策略对酶催化口袋进行系统重编程。研究发现，L315Y突变通过与邻近残基R312形成新的π–π相互作用网络，有效稳定了反应过渡态，最终获得的突变体酶CbBVMOV3催化效率提升逾30倍。与传统化学过渡金属催化合成工艺相比，酶催化工艺废物排放量减少92.4%，生产成本降低80%，时空产率提高15倍。
该研究揭示了π–π相互作用在Baeyer–Villiger单加氧酶催化杂原子氧化中的关键作用，并构建了结合量子化学计算与分子动力学模拟指导的酶分子设计新策略。目前在长三角科技创新项目的支持下，研究成果正在江苏进行产业应用示范，有望推动了手性亚砜类药物生产方式的绿色变革。
该论文第一作者为我校美高梅官方赌场
“拔尖创新人才计划”博士研究生赵晨，通讯作者为美高梅官方赌场
郁惠蕾教授，研究工作得到我校美高梅官方赌场
许建和教授和中国科美高梅官方赌场上海有机化学研究所林国强院士的悉心指导。该研究得到了国家自然科学基金、上海市合成生物学重点项目及长三角科技创新共同体联合攻关项目的资助。
原文链接：//pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c06238