💡这项突破是什么?
轴手性 (Atropisomerism) 是一类因单键旋转受限而形成的稳定立体异构体。与传统的手性中心不同，轴手性分子依靠空间取向的差异实现立体选择性，其构型稳定性主要取决于旋转势垒及空间位阻效应。这类化合物广泛存在于天然产物、药物分子以及手性配体和有机小分子催化剂中，具有重要的化学和生物学意义。因此，如何高效且选择性地构建轴手性化合物，一直是合成化学和生物催化领域的研究热点。
在生物催化领域，轴手性化合物的对映选择性合成主要有两种策略。第一种基于已有的（潜）手性轴，通过天然酶（如脂肪酶lipase、酮还原酶KREDs、亚胺还原酶IREDs等）催化的不对称转化（如动力学拆分）来实现手性轴的选择性构建。第二种方法则是直接构建新的手性轴，例如由漆酶或细胞色素P450催化的酚类化合物氧化偶联反应。此外，也有报道利用钯依赖的人工金属酶通过Suzuki偶联反应制备轴手性联芳基化合物。尽管相关研究已取得重要进展，但总体而言，生物催化在轴手性骨架的构建方面仍局限于少数的逆合成策略和反应类型，与化学合成方法相比仍存在较大差距。
2025年9月10日，北京生命科学研究所 / 清华大学生物医学交叉研究院刘臻实验室与黄牛团队合作，在《Nature Synthesis》杂志发表了题为“Molecular-dynamics-simulation-guided directed evolution of flavoenzymes for atroposelective desaturation”的研究论文。该研究报道了一种基于定向进化策略开发的创新性生物催化方法，研究团队利用来源于Parageobacillus thermantarcticus的黄素酶PtOYE，通过工程化改造获得了具有对映选择性去饱和活性的变体，从而实现了轴手性联芳基化合物的高效合成。值得一提的是，分子动力学模拟 (MD simulation) 在定向进化进程中发挥了关键作用，该技术揭示了催化反应过程中酶的潜在构象变化，并在此基础上识别出此前在PtOYE及其同类酶中未被发现的重要残基。以此为指导获得的工程化酶ADes-5相较于初始变体（PtOYE-Y28F），其催化效率 (kcat/Km) 提升了约100倍，对映选择性 (ee) 高达99%。
