单核结构金属-氢复合物在过渡金属催化领域中是重要的中间体，但是自然界中酶能够进行类似反应的情况还未曾发现。近期，加州大学伯克利分校John F. Hartwig等报道了硅烷分子作为非生物来源的试剂，将含Zn金属位点的碳酸酐酶（carbonic anhydrase）转化为作用为氢还原酶，其中中间体为单核金属-负氢化物。这种作用拓展了酶催化反应的范畴，能够在酶上进行对映选择性的酮还原为手性醇分子。Nature Catalysis 编辑Davide Esposito对该工作意义进行评述和总结。

本文要点：

（1）

这种酶工程化和功能化基于锌烷氧化物/氟化物通过和硅烷之间的反应生成Zn-H物种启发，首先作者对各种硅烷作为碳酸酐酶的氢原子供体，发现甲基苯基硅烷、苯基硅烷能够有效的在酶上将4-乙酰基吡啶还原为醇，产率分别为78 %、99 %。

（2）

随后，作者测试了大肠杆菌（Escherichia coli）作为整体结构细胞能够很好的进行催化反应，从而避免了蛋白纯化过程步骤。实验结果发现，整体结构细胞的催化反应活性（转化率、对映反应选择性）得以保持，未见明显降低。

发展的催化剂体系能够对含有两个酮的底物中选择对其中一个酮官能团还原，这种作用通过传统分子催化体系难以实现。反应机理研究验证了催化反应位点中的单核Zn-H物种是催化反应关键中间体。

（3）

本文工作展示了如何将合成化学中的分子催化剂兼容到生物催化领域，从而扩展了酶催化反应的范畴。该酶催化反应方法学操作简单方便，仅仅需要加入非生物来源的还原剂，同时酶催化剂能够以大规模进行制备合成、以整个细胞为单位进行催化，避免蛋白提纯等复杂操作。

参考文献

Völler, JS. Enzymatic zinc hydride. Nat Catal 4, 181 (2021).

DOI: 10.1038/s41929-021-00595-0

https://www.nature.com/articles/s41929-021-00595-0