酶是迄今为止活性活性和选择性最高的一类催化剂，虽然这些催化剂相关研究经历了很长时间，构建拟酶结构催化剂仍具有较大挑战，并且具有一定瓶颈。有鉴于此，西班牙萨拉曼卡大学Joaquín R. Morán、Ángel L. Fuentes de Arriba等报道了基于水解酶（hydrolases）三维结构中的关键催化残基构建相关分子，设计构建了胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）和N终端水解酶的体积轻巧分子人工酶。

本文要点：

（1）

作者在20 ℃中考察了乙酸乙烯酯的酯交换反应，结果显示该反应得以很好的进行，能够在低于10 min过程中完成脱乙酰基。通过DFT、X射线衍射对反应中间体进行模拟，结构显示拟酶中间体和天然水解酶的结构类似。

（2）

分子拟酶构建。首先对1分子结构的拟酶活性进行表征，结果显示其在酰基中间体的催化水解反应中，该分子设计为可溶解于氯仿中模拟水解酶的活性位点。动力学实验结果显示，该反应的半衰期为187 min，远远低于生物酶催化反应速率（5~10 min就能完成该反应），因此作者进一步对拟酶的结构进行优化。2号催化剂的反应速率进一步提高，反应的半衰期降低了20 min。随后作者设计了1,3-胺基醇结构并组装到催化剂中（这个结构和水解酶中的1,2-胺基醇结构不同），该1,3-胺基醇结构在H₂O分子能够结合并在-NH₂和-OH之间转移质子，避免了形成4元环结构，并在3号催化剂中反应的半衰期达到87 min。随后通过进一步的对3号催化剂修饰，具体通过将二甲胺基官能团替换为吡咯烷结构，反应速率提高了5倍，随后通过间苯二甲酸引入NH后，反应半衰期降低为12 min。

参考文献

José J. Garrido-González, Mª Mercedes Iglesias Aparicio, Miguel Martínez García, Luis Simón, Francisca Sanz, Joaquín R. Morán*, and Ángel L. Fuentes de Arriba*

An Enzyme Model which Mimics Chymotrypsin and N-Terminal Hydrolases, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02121

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02121