摘要：金属酶由金属辅因子和蛋白骨架构成。金属辅因子提供催化活性,是金属酶发挥功能的关键,而蛋白骨架为金属辅因子提供附着位点,同时提供手性环境。天然金属酶种类较多,可催化羟基化、环氧化等反应,其辅因子主要以金属离子或金属配体的形式存在,所含金属元素以Fe、Cu、Zn居多,部分天然金属酶也含Mn等金属元素。然而,由于天然金属酶难以催化非天然底物,且部分金属酶体外催化效率低、自身稳定性较差,无法得以广泛应用。近年来研究发现,通过对起催化功能的金属辅因子和提供酶促反应微环境的蛋白骨架进行理性设计构建人工金属酶(artificial metalloenzymes,ArMs),可提高金属酶的催化效率或使其能够催化多种天然和非天然反应。此外,利用纳米技术修饰人工金属酶可以提高金属酶的稳定性和可调控性,为人工金属酶的优化提供了新思路。总结近年来人工金属酶领域取得的成果,着重介绍构建人工金属酶策略方面的研究进展,包括金属辅因子的改造、蛋白骨架的设计、基于纳米技术的修饰等,并展望了设计改造人工金属酶所面临的机遇和挑战,以期为人工金属酶的设计和应用提供参考。

摘要：将氟原子引入有机化合物分子可以赋予化合物新的功能,使其具有更好的物理化学特性。含氟化合物常被应用于新药研发、医疗诊断等诸多方面,受到合成化学家的广泛关注。但利用有机化学方法合成氟化物往往难以实现氟原子的选择性引入,且含氟试剂成本高,产物分离纯化困难。近年来,合成生物学技术的发展为氟化物的生产提供了新思路。通过发掘链霉菌等微生物中天然的氟化酶,并通过定向进化、理性设计等方法对天然氟化酶进行优化改造,可催化合成特定的C—F键;通过将含氟模块引入天然产物生物合成途径,可合成新型复杂含氟天然产物,如氟化聚酮等。本文归纳总结了利用氟化酶和含氟模块构建氟化物生物合成系统的方法,讨论了合成生物学手段在含氟化合物生产中的重要应用,并从合成生物学的角度展望了优化改造氟化酶和构建新型含氟生物合成系统的未来发展方向。采用合成生物学新策略实现含氟产物的高效生物合成,将有望解决复杂手性含氟化合物的合成问题。