斯克里普斯研究所 信用:CC0公共领域 斯克里普斯研究中心的化学家高效地创造了三个复杂的含氧分子家族，这些分子通常只能从植物中获得
这些被称为萜烯的分子是新药和其他高价值产品的潜在起点，标志着多个行业的重要发展
此外，新的方法可以让化学家制造许多其他种类的化合物
化学壮举在8月份被详述
13版《科学》
首席研究员汉斯·雷纳塔博士说，这种制造分子的新方法的关键是利用或劫持天然酶——在这种情况下是来自细菌的——来帮助进行复杂的化学转化，而仅靠合成化学技术是不切实际或不可能的
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斯克里普斯研究所化学系助理教授
帮助在细胞中构建分子的天然酶通常只执行一两项高度特定的任务
但是斯克里普斯研究小组表明，即使没有经过修饰，天然酶也可以完成更广泛的任务
“我们认为，总的来说，酶是解决化学合成问题的一种尚未开发的资源，”雷纳塔说
“酶往往具有某种程度的混杂活性，因为它们能够激发超出其主要任务的化学反应，我们在这里就能够利用这一点
" 挖掘酵素隐藏的才能 酶有助于在所有植物、动物和微生物物种中构建分子
半个多世纪以来，化学家们受到构建高度复杂分子的效率的启发，在实验室中使用酶来帮助构建有价值的化合物，包括药物化合物——但通常这些化合物与酶在自然界中帮助构建的分子是相同的
根据天然酶的基本生化活性，以更广泛的方式利用它们是一种具有巨大潜力的新策略
“我们现在的观点是，每当我们想合成一个复杂的分子时，解决方案可能已经存在于自然界的酶中——我们只需要知道如何找到有效的酶，”资深作者本·申博士说
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佛罗里达大学化学系系主任，斯克里普斯研究自然产品发现中心主任
该团队成功地制造出了九种已知产自伊索登的萜烯，伊索登是一个与薄荷相关的开花植物家族
这些复杂的化合物属于三个萜类家族，具有相关的化学结构:耳鼻喉、耳鼻喉和耳鼻喉
这些萜类家族的成员具有广泛的生物活性，包括抑制炎症和肿瘤生长
合成成功的秘诀 每种化合物的合成，每种不到10步，是一个混合过程，结合了当前的有机合成方法和酶介导的合成，从一种叫做甜叶菊苷的廉价化合物开始，甜叶菊苷是人工甜味剂甜叶菊的主要成分
主要的障碍是在起始化合物的碳原子骨架上，氢原子被氧原子以复杂的形式直接取代
当前的有机合成方法对于这种转化来说是有限的
然而，自然界已经产生了许多能够实现这些转化的酶——每一种酶都能够在一定程度上控制自己的功能，这是人工方法无法比拟的
雷纳塔说:“作为一个跨学科的研究小组，我们充分意识到了当前有机合成方法的局限性，也意识到了酶可以克服这些局限性的许多独特方法——我们有能力以协同的方式将传统的合成化学与酶法结合起来。”
沈(音译)、雷纳塔(Renata)和他的同事们去年才鉴定出这三种酶的特征，它们是由一种细菌自然产生的，这种细菌是斯克里普斯研究自然产品发现中心微生物菌种保藏中心的20多万种细菌之一
第二作者艾玛·金-史密斯博士说:“我们不仅可以用这些酶来修饰起始分子，或者我们所说的支架，还可以将一个支架变成另一个支架，这样我们就可以将一个家族的萜烯转化为另一个家族的萜烯。”
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雷纳塔实验室的学生
化学家们现在打算使用他们的新方法来制造这九种化合物的有用数量，以及这些化合物的化学变体，并与合作实验室一起探索它们作为潜在药物或其他产品的特性
第一作者小张博士说:“通过我们的策略，我们可以比从它们天然存在的植物中分离它们更容易、更大量地生产这些高度氧化的二萜。”
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雷纳塔实验室的博士后研究员
同样重要的是，研究人员说，他们正在努力识别反应和酶，这将使他们能够将其方法扩展到其他类别的分子
所有这些努力的核心是不断开发方法，筛选微生物和其他生物的DNA，以识别它们编码的酶，并预测这些酶的活性
地球上的植物、动物和细菌中存在着数十亿种不同的酶，迄今为止只有极小一部分被编目
“我们对在斯克里普斯研究所的菌株库中发现新的有用的酶的潜力感到兴奋，”雷纳塔说
“我们认为这将使我们能够解决化学合成中的许多其他问题
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