华理教授从375万酶基因中筛选千余先导酶，构建广谱通用先导酶库在全球控制碳排放的背景下

在全球控制碳排放的背景下，合成生物学被视为未来实现可持续发展的必备工具，而绿色生物催化剂也正在成为各大跨国企业巨头争相研发和专利保护的关键材料。
“催化剂是化学合成过程中的一个关键环节。它不仅可以降低化学反应的活化能，加快化学反应的速率，还能增强反应的专一性，从而提升产品的纯度，减少废物排放，这对于工业生产来说是至关重要的。 ”华东理工大学（以下简称华理）生物化工教授许建和说。
其中，酶作为一种温和的绿色催化剂，赋予了生物催化可持续的属性，已成为可持续化工过程的重要一环。

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图|许建和教授（来源：许建和）
许建和教授及其团队长期专注于高活性、高选择性酶的开发，自主规划构建了一个数量达1200余种具有完全知识产权的工业先导酶库，例如，羰基还原酶及手性醇/胺脱氢酶等。
这些先导酶库中有限数量的“侦察兵” ，能代表375万个羰基还原酶的基因序列，范围覆盖2000万个同类酶的结构及18亿条相似蛋白序列。从源头助力低成本高效率地生产高附加值功能化学品。

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图|基因修饰的大肠杆菌作为生产工程化菌毛生物膜的工厂（来源：NatureChemicalBiology）
诺奖指路绿色催化，酶催化剂成科研界“新宠”
一直以来，高性能催化剂的设计与合成都是化学领域的关键科学问题之一。诺贝尔化学奖也多次关注不对称催化领域。
2018年，弗朗西斯·阿诺德（FrancesH.Arnold）由于进一步发展了酶的定向进化方法，大大加快了酶催化剂的设计速度，而获得了当年的诺贝尔化学奖；
2021年，诺贝尔化学奖授予本杰明·里斯特（BenjaminList）和大卫·麦克米兰（DavidW.C.MacMillan），因其开发了模拟生物酶的有机小分子催化剂，并揭示了这种催化剂在不对称有机合成中的巨大应用潜力。
不难看出， “绿色”已成为诺奖考量的重要因素之一。在这种趋势下，化学反应的催化剂正向着安全、高效、低成本的方向发展，也因此激发了众多科学家们开发酶催化剂的热情。
事实上，酶被如此青睐原因有很多。首先酶是一种天然的生物催化剂，生物体内成千上万的化学反应均需各种功能不同的酶催化才能够发生并受到精准调控。更为重要的是，生物体内的合成过程自身就是可持续的，因此，酶催化的合成过程将有机会实现从原料到产品全周期的绿色生产。

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图|葡萄糖苷酶将麦芽糖转化为两个葡萄糖示意图（来源：维基百科）
然而，酶也有一定的缺陷。许建和教授指出，酶是自然界的产物，它天生不是为工业生产服务的，而是为生物自己的生存和进化服务。天然的酶分子可能不太稳定或者活性很低，工业上应用的成本则会很高，导致产业化困难。
【华理教授从375万酶基因中筛选千余先导酶，构建广谱通用先导酶库】因此，掌握酶在工业应用上的难点和痛点，不仅是工业化应用的前提，且需要大量工程实践经验的积累。
而提及绿色生物催化，就不得不提到许建和教授，长期以来，他一直致力于推动生物制造技术的实际落地和开花结果，并曾在生物反应器工程国家重点实验室工作长达二十多年，经验丰富，学术成果斐然。
深耕生物化工20余年，助力国家重点实验室发展