催化混杂性驱动的酶功能重塑

作为生物催化剂，酶蛋白介导的生化反应具有条件温和、绿色环保等优点。然而相比化学催化剂，天然酶功能的局限性制约了它在生物制造领域的广泛应用。前期研究表明，酶蛋白除了催化专一性外，同时还展现出混杂性的一面，可在特定条件下催化非天然模式反应。这一特性为酶分子功能重塑提供了新思路，可用来指导人工酶设计，拓展天然酶的催化边界，实现新颖酶促反应类型，以扩大酶催化应用场景。本文从酶催化功能混杂性背后可能的进化机制入手，综述了当前诱导酶催化功能混杂性的常用策略，如定向进化、构象动力学、反应条件诱导及祖先酶重构等技术，并从催化机制、构效关系及适应性进化等多个角度，结合近年来相关研究实例，探讨了催化功能混杂性背后的分子机制，为突破天然酶促反应局限性、创制催化非天然反应的高效人工酶元件提供参考。