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新型生物催化方法可生成用于药物发现的新型分子库

New biocatalytic method can generate a library of novel molecules for drug discovery

美国英语科技/生物化学
新闻源:Phys.org
2025-09-04 05:10:56阅读时长2分钟698字
新型生物催化方法药物发现新型分子库药物研发-碳键构建光催化剂协同立体选择性控制底物普适性环境友好新型药物开发

内容摘要

加州大学圣塔芭芭拉分校团队开发新型生物催化技术,通过酶与光催化剂协同作用,成功合成六种全新分子支架,为药物研发开辟了结构多样化的化学空间。该技术突破传统生物催化局限,在合成化学领域实现碳-碳键立体选择性构建,为发现具有生物活性的复杂分子提供创新路径。

加州大学圣塔芭芭拉分校化学教授杨洋(Yang Yang)团队与匹兹堡大学研究人员合作,在《科学》杂志发表突破性研究成果。该团队开发出一种酶促多组分反应方法,通过生物催化剂与光催化剂的协同作用,成功生成包含六种新型分子支架的化合物库,这些分子结构此前无法通过传统化学或生物手段获得。

"分子结构的创新性和多样性对药物化学至关重要,"杨教授指出,"传统观念认为生物催化主要用于大规模工业生产,但我们的研究表明,新型生物催化技术在加速组合化学合成、拓展药物研发化学空间方面具有巨大潜力。"

这项多样性导向合成技术的核心在于碳-碳键的精准构建。作为有机化学的基础结构单元,碳-碳键的定向形成可产生具有特定三维构型的生物活性分子。研究团队通过整合酶的高效选择性与合成催化剂的广谱适应性,采用协同化学反应机制,在光照条件下产生活性自由基中间体,最终实现碳-碳键的立体专一性构建。

该技术突破性体现在:

  1. 酶-光催化剂协同系统:利用光催化剂产生的自由基活性物种,与酶催化循环协同作用
  2. 立体选择性控制:通过计算机模拟(匹兹堡大学Liu团队)精确调控分子三维构型
  3. 底物普适性:验证显示该体系适用于多种前体物质的高效转化
  4. 环境友好性:常温常压下进行反应,减少有机溶剂使用

研究团队包括UCSB的陈张、周俊等,匹兹堡大学的谢佩佩和Turki M. Alturaifi,以及英国Prozimix Ltd公司的James Finnegan和Simon Charnock。实验验证表明,该技术可将反应效率提升至传统方法的3-5倍,且产物光学纯度达到98%以上。

这项研究为新型药物开发提供了革命性工具,通过扩展可访问的化学空间,有望加速抗癌药物、神经退行性疾病治疗剂等创新药物的研发进程。

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