近日，中科院大連化學(xué)物理研究所趙宗保研究員領(lǐng)導(dǎo)的生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化研究組（1816組）在輔酶改造研究中取得突破，部分研究結(jié)果以全文形式發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是生命體系最重要的輔酶之一，廣泛參與氧化還原、物質(zhì)和能量代謝及信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程。NAD與生物大分子相互作用存在著比較保守的分子識(shí)別模式。創(chuàng)建非天然的輔酶識(shí)別模式，對(duì)調(diào)控生命過(guò)程、設(shè)計(jì)細(xì)胞工廠的功能和生物催化研究具有重要意義。

大連化物所1816組研究人員在輔酶改造研究方向進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的探索和積累，合成了系列NAD類似物，并采用半理性設(shè)計(jì)策略構(gòu)建了NAD-依賴型蘋果酸酶（ME）的突變體文庫(kù)，通過(guò)篩選獲得了專一識(shí)別輔酶類似物——煙酰胺5-氟胞嘧啶二核苷酸（NFCD）或煙酰胺胞嘧啶二核苷酸（NCD）的蘋果酸酶突變體，建立了新的輔酶識(shí)別模式。

在此基礎(chǔ)上，研究人員成功將該模式移植到其他氧化還原酶，如D-乳酸脫氫酶（DLDH）和蘋果酸脫氫酶，均獲得了具有NFCD偏好性的突變體，表明該非天然輔酶識(shí)別模式具有通用性。通過(guò)雙酶耦合反應(yīng)，研究人員還實(shí)現(xiàn)了NFCD循環(huán)再生。這項(xiàng)研究首次獲得具有生物正交（bioorthogonal）特性的人工氧化還原酶體系，為選擇性調(diào)控細(xì)胞內(nèi)特定NAD-依賴型生物大分子的功能及系統(tǒng)生物學(xué)和合成生物學(xué)研究提供了全新思路，對(duì)高效獲取液體生物燃料和高值生物基化學(xué)品具有重要意義。

輔酶改造相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部973項(xiàng)目的支持。