發表論文介紹了加州理工學院研究團隊首次創造出能生產有機硼化合物的大腸桿菌的研究成果,并且這種細菌的生產速度比普通化學反應快400倍。這項合成生物學領域的成果標志著細菌可以生成硼-碳化學鍵。
有機硼化合物不僅在有機合成方面應用廣泛,還可用作聚合反應的引發劑、煤油抗氧化劑、肥料、殺菌劑和抗癌藥等。但迄今為止,自然界中并未發現可以合成有機硼化合物的生物體。該研究小組開發出可生產手性有機硼烷的細菌平臺。
研究人員首先以表達Rhodothermus marinus細胞色素c(Rma cyt c)的大腸桿菌作為全細胞催化劑來合成目標有機硼化合物。為提高催化效率,他們使用了該團隊率先于20世紀90年代提出的定向進化法對Rma cyt c進行突變,直到制造出可高度熟練組裝硼-碳化合物的細菌。其中利用全細胞催化是因為蛋白質在全細胞系統中比在純化形式中更具活性。這項研究建立了DNA編碼的易于工程化操作的細菌平臺用于硼化(borylation);該平臺以與化學合成方法相媲美的速度完成工程,獲得的細菌能夠實現比用于相同類別轉化的已知手性催化劑高兩個數量級(超過400倍)的周轉率。通過生物學的方法而不是化學合成,化合物生產將變得更“綠色”,更經濟,產生更少的有毒廢棄物。