计算设计和定向进化的结合可以提供一种通用策略来创建具有新功能的酶。到目前为止,这种方法已经为少数模型反应提供了酶。在这里,我们表明可以将新的催化机制设计到蛋白质中以加速更具挑战性的
化学转化。原始设计的进化优化为 Morita-Baylis-Hillman (MBH) 反应提供了一种高效的对映选择性酶 (BH32.14)。BH32.14 适用于制备规模的转化,接受范围广泛的醛和烯酮偶联伙伴,并能够促进二醛的选择性单官能化。晶体学、
生物化学和计算研究表明 BH32。14 通过复杂的催化机制运作,该机制包括 His23 亲核试剂与明智定位的 Arg124 配对。这种催化精
氨酸在构象状态之间穿梭以稳定多个
氧阴离子中间体,并作为特殊双齿氢键催化剂(例如,
硫脲)的遗传编码替代物。这项研究表明,可以从头开始构建精心设计的催化装置,以促进在自然界中未观察到的要求苛刻的多步过程。