生体触媒：電気によって駆動される酵素的な動的速度論的酸化

電気化学は、合成化学において復活を遂げつつあり、魅力的な利点を持っている。合成化学的戦略を通して天然酵素を別の目的で使うことは、新しい化学空間の探索に有望である。指向性進化、人工酵素、光酵素的触媒反応を含むエレガントな戦略によって、学術界と産業界の両方において酵素の応用を拡大できることが実証されてきた。しかし、電気化学と酵素の統合は、主としてこれまでに確立されている酵素機能の再現に限られている。電気を用いた新しい酵素反応性の実現における主な課題として、適合性の問題や不均一電子移動の難しさがある。今回我々は、フェロセンを介した電極触媒反応を用いてチアミン依存性酵素を再構成して、α-分岐アルデヒドの非天然型動的速度論的酸化を実現したことを報告する。このロバストな電気酵素的手法によって、さまざまな生物活性(S)-プロフェンが最大99％の鏡像体過剰率で得られた。この方法は、酵素を過剰発現する全細胞を用いて、最低0.05モル％の酵素量で適用可能である。機構的研究によって、この電気酵素が、精密な基質識別、ラセミ化の加速、速度論的に整合した電子移動事象の促進という複数の機能を果たすことが示された。

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