ACS Catal：光脱羧酶的反应机理研究

纳米技术

2020-05-20

脂肪酸光脱羧酶（photodecarboxylase）在合成生物能源和精细化学品中可能展现较好前景，光脱羧酶中有黄素腺嘌呤二核苷酸辅因子（flavin adenine dinucleotide cofactor），能够在蓝光催化中将脂肪酸转化为对应的烷烃。但是关于光脱羧酶的作用机制以及光催化中如何进行脱羧反应没有很好的理解，因此曼彻斯特大学Derren J. Heyes、Nigel S. Scrutton等通过低温俘获（cryogenic trapping）时间分辨UV-Vis吸收光谱对催化反应中flavin中间体的红移现象进行研究。

本文要点：

（1）作者发现中间体在低于蛋白质的“玻璃转变态”温度仍然能得到对应的中间体物种，但是只有在高于玻璃转变态温度才能将中间体进一步反应。这个发现说明蛋白质的移动在催化反应中起到重要的作用。通过同位素标记实验，作者发现反应中生成的红移flavin中间体通过半胱氨酸残基（cysteine residue）位点的协同作用实现了氢原子转移过程，进而生成硫氰酸取代的flavin电荷转移物，这种过程对应于flavin的红移现象。通过以上实验和分析，作者对光催化作用中的脱羧酶反应机理的详细过程深入理解，并为设计flavin相关的光酶提供了经验。

参考文献

Derren J. Heyes*, Balaji Lakavath, Samantha J. O. Hardman, Michiyo Sakuma, Tobias M. Hedison, and Nigel S. Scrutton*

On the photochemical mechanism of light-driven fatty acid photodecarboxylase. ACS Catal 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c01684

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01684