2025年11月10日，生命过程小分子调控全国重点实验室廖苍松/中国科学院上海药物研究所张睿团队首次报道了利用多功能Ⅰ型醛缩酶催化环丙烷的立体选择性从头合成，相关研究以“Stereoselective de novo Construction of Cyclopropane by a Multifunctional Class I Aldolase”为题发表于期刊Journal of the American Chemical Society上。

环丙烷是天然产物和药物分子中广泛存在的结构单元。目前，有机合成与酶法构建环丙烷骨架的策略主要依赖于烯烃转化，而利用单一催化剂从头构建环丙烷三根碳-碳键的方法尚无报道。生物催化凭借高效的催化活性、优异的化学选择性与立体选择性，已成为有机合成不可或缺的重要工具，其中多功能酶可以在单一活性位点内特异性地催化两种或两种以上不同机理的反应，最终将底物转化为产物。多功能酶的发现及使用可以有效简化酶的定向进化过程，使酶级联反应更加高效，降低酶的开发和制造成本，加速生物催化在有机合成中的广泛应用。

本研究通过对I型丙酮酸醛缩酶NahE的功能重构和定向进化，成功将醛缩酶NahE改造为可以催化aldol、脱水、Michael加成及分子内SN2取代反应的多功能生物催化剂，实现了环丙烷骨架的不对称从头合成，所获得的突变体可兼容多种芳香醛和脂肪醛类底物，以优异的对映选择性（>99% ee）和非对映选择性（>20:1 dr）高效获得目标产物。该工作不仅展示了I型醛缩酶作为多功能酶的催化潜力，也拓宽了其在不对称合成中的应用，为高附加值环丙烷化合物的绿色制造提供了新思路。

上海药物所2023级直博生李玉莲、科研助理李巧巧为论文共同第一作者。上海药物所廖苍松研究员和张睿副研究员为论文共同通讯作者。该论文得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目的资助。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13402

（供稿部门：廖苍松课题组）