報告摘要

酶是自然界漫長演化形成的高效生物催化劑，雖然生物酶數量和種類繁多、功能多樣，但往往僅适用于專一的底物和天然的生命化學反應，難以滿足社會生産對多樣性功能化學品的合成需求。近年來，随着合成生物學理論與技術的發展，通過在蛋白中人為設計和引入非天然活性中心構建人工酶，能夠極大地拓展酶的催化反應性，從而實現更多樣化非天然有機化學品的生物催化合成。我們結合有機合成、基因工程、蛋白質工程、酶理論計算和結構生物學等交叉學科的前沿理論和技術，将有機化學發展的非天然催化機制與蛋白質的天然骨架相結合，通過定向進化優化其反應活性，發展出一系列具有獨特催化活性的人工酶。例如， 我們将二苯甲酮類三重态光敏劑定點插入到選定蛋白的手性空腔中，構建了含非天然光催化活性中心的人工“三重态光酶”。該光酶具有能量轉移催化的非天然功能和作用機制，能催化底物從分子基态躍遷到激發态發生光反應，從而高效催化吲哚衍生物的分子内[2+2]光環加成反應，構建高度張力環丁烷稠合的多環吲哚啉分子，并獲得大于99%的單一手性異構體。三重态光酶突破了天然酶熱催化機制的局限，拓展了生物催化的反應類型，為重要手性化學品的綠色生物合成提供了光生物催化的全新策略。

報告人簡介

華中科技大學化學與化工學院教授、博導，國家級青年人才。現任化學與化工學院院長助理，無機與化學生物學研究所所長，生物無機化學與藥物湖北省重點實驗室主任，生物醫用與防護材料湖北省工程研究中心副主任。本科畢業于浙江大學，于新加坡國立大學和德國烏爾姆大學分别獲得碩士和博士學位。2013-2016年先後在德國烏爾姆大學和德國馬普高分子所擔任課題組長。2016年起擔任華中科技大學教授。主要從事新酶設計及合成生物新材料的研究，在Nature，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊已發表科研論文100餘篇，授權中國發明專利10餘項，受邀合編學術專著4章，在國内國際學術會議中做邀請報告20餘次。主持國家自然科學基金、國家重點研發計劃“合成生物學”重點專項項目、湖北省重點研發計劃項目等。擔任湖北省合成生物學學會理事、中國抗癌協會納米腫瘤學專業委員會青年委員、德國馬普學會海外夥伴小組（Partner Group）負責人，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等國際期刊的審稿人。研究成果入選2023年度華中科技大學重大學術進展、湖北省優秀科技論文獎，本人入選湖北省百名優秀女性科技創新人才。