文章信息
文章题目
Engineered aldehyde dehydrogenases for amide bond formation
期刊
Science
发表时间
2026 年 1 月 29 日
主要内容
北京大学雷晓光团队在 Science 上发表了题为“Engineered aldehyde dehydrogenases for amide bond formation”的研究文章。通过对自然界中经典的醛脱氢酶(ALDH)进行理性酶工程改造与定向进化,成功将其转化为一种能够催化醛直接与胺反应生成酰胺的氧化型酰胺合成酶(OxiAm)。首次在“新于自然”的生物催化体系中系统性地实现了从非羧酸出发的低氧化态合成前体实现酰胺键构建的变革性方法。
原文链接
https://doi.org/10.1126/science.adw3365
使用 TransGen 产品
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研究背景
酰胺键是小分子药物中最常见的化学连接,超过 60% 的药物含有该键。然而传统的酰胺合成方法依赖高活性羧酸衍生物和化学计量偶联试剂,导致原子经济性差、副产物多和官能团耐受性有限。尽管酶催化提供了更绿色的合成路径,但大多仍需使用活化羧酸或酯/腈的转化,仍未能摆脱对高氧化态前体的依赖。近年来,以低氧化态的醛或醇为原料通过氧化酰胺化直接构建酰胺键,因其步骤少与原子经济性优势受到关注,但化学催化常需昂贵或有毒的金属催化剂。因此,开发一种能够直接利用醛或醇与胺高效、绿色、普适地合成酰胺的生物催化方法,具有重要的科学意义和应用需求。
文章概述
本研究对经典醛脱氢酶(ALDH)的催化路径进行了根本重构:通过定点突变关键氨基酸残基,成功将天然反应中硫酯中间体被水分子进攻生成羧酸的路径,转变为胺类底物优先进攻该中间体并生成酰胺,从而将 ALDH 高效转化为一种能够直接催化醛与胺合成酰胺的氧化型酰胺合成酶(OxiAm)。该催化机制还被推广应用于其他五种 ALDH,均成功实现了向 OxiAm 的功能转化。OxiAm 能够高效催化多种结构多样的醛与胺底物,展现出良好的底物普适性和化学选择性。为进一步拓展应用范围,研究团队构建了由醇脱氢酶与 OxiAm 组成的两步酶级联反应体系,该体系可将醇类底物首先被氧化为相应醛类,随后在同一反应体系中直接转化为酰胺产物。综上所述,本研究系统开发出一种“新于自然”的生物催化体系,首次实现了从低氧化态前体(非羧酸化合物)出发直接构建酰胺键的变革性方法。该研究成果为酰胺的高效、精准、绿色合成开辟了一条全新的生物催化路径。
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产品文献集锦
使用 TransStart®FastPfu DNA Polymerase (AP221)产品发表的部分文章
•Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022.(IF 69.50)
•Zhang H, Zhu Y, Liu Z, et al. A volatile from the skin microbiota of flavivirus-infected hosts promotes mosquito attractiveness[J]. Cell, 2022.(IF 66.85)
•Wang Y, Zhang S, Yang X, et al. Mesoscale DNA feature in antibody-coding sequence facilitates somatic hypermutation[J]. Cell, 2023.(IF 64.50)
•Lin Q, Jin S, Zong Y, et al. High-efficiency prime editing with optimized, paired pegRNAs in plants[J]. Nature Biotechnology, 2021.(IF 54.90)
•Zong Y, Liu Y, Xue C, et al. An engineered prime editor with enhanced editing efficiency in plants[J]. Nature Biotechnology, 2022.(IF 54.00)
•Liu J L, Yan X Q, Wu H, et al. RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding[J]. Nature, 2025.(IF 48.50)
•Gao L, Qiu X, Yang J, et al. Engineered aldehyde dehydrogenases for amide bond formation[J]. Science, 2026.(IF 45.8)
•Yang J, Zhao T, Fan J, et al. Structure-guided discovery of bile acid derivatives for treating liver diseases without causing itch[J]. Cell, 2024.(IF 45.60)
•Jin S, Lin Q, Luo Y, et al. Genome-wide specificity of prime editors in plants[J]. Nature Biotechnology, 2021.(IF 36.55)
•Wang S, Zong Y, Lin Q, et al. Precise, predictable multi-nucleotide deletions in rice and wheat using APOBEC–Cas9[J]. Nature biotechnology, 2020.(IF 36.55)
•Li C, Zhang R, Meng X, et al. Targeted, random mutagenesis of plant genes with dual cytosine and adenine base editors[J]. Nature biotechnology, 2020.(IF 35.72)
•Lin Q, Zong Y, Xue C, et al. Prime genome editing in rice and wheat[J]. Nature biotechnology, 2020.(IF 31.90)
•Song B, Chen Y, Liu X, et al. Ordered assembly of the cytosolic RNA-sensing MDA5-MAVS signaling complex via binding to unanchored K63-linked poly-ubiquitin chains[J]. Immunity, 2021.(IF 31.75)
•Li Y, Zhao L, Zhang Y, et al. Structural basis for product specificities of MLL family methyltransferases[J]. Molecular Cell, 2022.(IF 19.33)
•Li C, Zong Y, Jin S, et al. SWISS: multiplexed orthogonal genome editing in plants with a Cas9 nickase and engineered CRISPR RNA scaffolds[J]. Genome biology, 2020.(IF 18.36)
•Zhang H, Li Z, Zhou S, et al. A fungal NRPS-PKS enzyme catalyses the formation of the flavonoid naringenin[J]. Nature Communications, 2022.(IF 17.69)
•Lei Y, Fei P, Song B, et al. A loosened gating mechanism of RIG-I leads to autoimmune disorders[J]. Nucleic acids research, 2022.(IF 16.97)
•Fan J, Ran H, Wei P L, et al. An ortho-Quinone Methide Mediates Disulfide Migration in the Biosynthesis of Epidithiodiketopiperazines[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2023.(IF 16.82)
•Fan J, Ran H, Wei P L, et al. Pretrichodermamide A Biosynthesis Reveals the Hidden Diversity of Epidithiodiketopiperazines[J]. Angewandte Chemie, 2023.(IF 16.82)
•Song Z, Zhou S, Zhang H, et al. Fungal secondary metabolism is governed by an RNA-binding protein CsdA/RsdA complex[J]. Nature Communications, 2023.(IF 16.60)
•Jin S, Fei H, Zhu Z, et al. Rationally designed APOBEC3B cytosine base editors with improved specificity[J]. Molecular cell, 2020.(IF 15.58)
•Lin R, Liang J, Wang R, et al. The raphe dopamine system controls the expression of incentive memory[J]. Neuron, 2020.(IF 14.40)
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