百年经典化学反应“脚本”被改写
在分子世界中，有一种化学键如同生命的“缝合线”——它将氨基酸串成蛋白质，把药物分子编织成救命良方，这就是酰胺键。如今，这一支撑现代医药的基石性结构，正迎来百年来最深刻的变革。北京大学雷晓光教授团队利用前沿的酶工程技术，成功“改写”了自然酶的催化脚本，开创了一条从源头截然不同的酰胺键合成新路径，为药物绿色生物制造提供了全新方案。这项成果日前发表在国际学术期刊《科学》上。
雷晓光告诉记者，自1902年诺贝尔化学奖得主费歇尔首次实现多肽中酰胺键的人工构建以来，化学家们虽发展出各种“魔法试剂”，让合成走向温和高效，却始终难逃两大桎梏：一是必须从羧酸出发，原料受限；二是反应产生大量难以去除的“化学垃圾”，违背绿色化学原则。即便近年来酶催化兴起，主流方法仍无法突破“羧酸依赖”的瓶颈问题。
本次，研究团队将目光投向自然界的催化大师——酶。他们精巧改造了生物体内常见的醛脱氢酶，通过科学理性设计替换了其活性中心的几个关键氨基酸。这一改动如同精准调整了“分子机床”的内部构件，使优化后的酶彻底改变了“生产流程”：它不再将醛原料转化为羧酸，而是能直接催化醛与另一原料胺分子在水中高效结合，一步形成酰胺键。
“这条新建的‘生物催化高速路’优势显著：它完全摆脱了对传统羧酸原料和化学缩合试剂的依赖，反应在温和的水相中进行，无需贵金属或有毒试剂，且不产生副产物，实现了‘原子经济’的绿色理想。”雷晓光说，“更有突破性的是，我们通过巧妙设计，将合成起点进一步前移至更廉价、稳定的醇类化合物，极大拓展了原料选择范围。利用该变革性酰胺生物合成策略，团队已开发出多个明星药物分子的全新工业制备路线。以抗癌明星药物‘伊马替尼（格列卫）’的合成为例，新策略相比传统路线，展现出步骤更简、废物更少的巨大潜力。”
在雷晓光看来，该成果是课题组成立17年来最重要的科学发现。“这项研究不仅是对合成科学中最重要的百年化学反应的重大革新，更为生物制造提供了关键的底层技术突破。它标志着人类在追求分子精准、绿色制造的道路上迈出了重要一步，为我国医药、化工等产业可持续发展注入了强劲的创新动能。”
“这一成果已摆上了货架。”他还透露，“目前，国内外多家大型制药企业与团队开展了紧密合作。利用这项变革性的生物催化方法，已成功实现了多款明星药物分子的高效、绿色生物生产。”（记者晋浩天）
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