触媒：三重項光酵素を用いたエナンチオ選択的[2+2]環化付加反応

自然界で進化した酵素は、驚くほど種類が多く機能的に多様であるにもかかわらず、主に熱化学的活性化を通して機能する。三重項エネルギー移動などの顕著な光触媒作用モードをタンパク質に組み込むことによって、天然の生体触媒作用の範囲を拡張する人工光酵素を生み出すことができる可能性がある。今回我々は、遺伝的に再プログラム化され、化学的に進化させた光酵素を利用した。この酵素には、励起状態エナンチオ誘導を可能にする合成三重項光増感剤が組み込まれている。4ラウンドの指向性進化を通した構造最適化によって、十分な基質一般性と優れたエナンチオ選択性（最大99％の鏡像体過剰率）でインドール誘導体をエナンチオ選択的に分子内[2+2]光環化付加する能力のある変異体が得られた。光酵素–基質複合体の結晶構造から、この反応立体化学を仲介する非共有結合性相互作用が明らかになった。今回の研究は、超分子タンパク質空洞における人工三重項光酵素のエネルギー移動反応性を拡張するとともに、合成界または生物界のいずれか単独では到達できない有用なエナンチオ選択的光化学合成への統合的アプローチを明らかにしている。

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