评估从制药到环境技术的生物催化的成功

作为生物催化剂，酶可以使许多化学过程“更加绿色”，并为从制药到环境技术的各个行业开辟了充满希望的机会。新的分析方法、数据量的大幅增加和机器学习帮助推动了生物催化的发展。

由格赖夫斯瓦尔德大学(德国)的UweBornscheuer教授博士和ZHAW(瑞士)的RebeccaBuller教授博士在《科学》杂志上发表的一篇文章总结了生物催化的进展。

几十年来，酶一直用于生物催化生产半合成抗生素、活性药物成分的各种构建单元以及聚合物丙烯酰胺等基本化学品。

生物催化可以使化学过程更加高效、专一、节能，在能源短缺和气候变化的背景下，是发展绿色化学和全面循环经济的希望灯塔。

在过去的五年中，该领域取得了创新和突破性的进展：例如，开发了新的生物信息学工具，例如机器学习，这有助于生物催化剂的定制设计，或者装备酶的可能性具有进行自然界未知的新化学反应的能力。通过巧妙地组合酶，还可以从温室气体二氧化碳中合成复杂的分子，例如淀粉。

天然酶通过进化适应其代谢功能，因此必须使用蛋白质工程方法针对工业应用进行优化。尽管这已经进行了近三十年，但在过去五年中已经开发出了重要的新方法。

不仅公共数据库中存储的蛋白质序列数量增加了20倍，而且现在还可以自动生成可靠的蛋白质结构，并与机器学习方法一起使用，以快速使生物催化剂适应工业过程的要求。

因此，现在可以利用生物催化来生产高度复杂的药物分子，例如用于治疗艾滋病的islatravir或治疗性寡核苷酸。《科学》文章的第一作者RebeccaBuller教授指出，酶的使用正在越来越多的领域成为现实。“生物信息学和分子生物学方法的快速发展使得生物催化合成日益复杂的产品成为可能，同时也通过教授酶全新的技巧。”

蛋白质工程可分解塑料的酶

塑料废物的处理是另一个可以借助生物催化解决的全球性问题。例如，2020年，蛋白质工程方法描述了一种高效酯酶，现在可用于工业规模回收PET塑料。

“因此，我们的综述中总结的最先进的酶工程方法应该能够在可预见的未来为其他塑料建立高效的回收工艺，”UweBornscheuer教授说。

这篇综述文章是与国际作者团队合作撰写的，总结了过去十年生物催化领域最重要的发展，并通过令人印象深刻的应用示例进行了说明。它还大胆地展望了这一创新研究领域的未来。

除了化学和酶催化过程的结合之外，作者还看到了酶的全新应用领域，例如RNA疗法的生产、基因治疗以及对资源保护和气候保护的其他创新贡献。