1 生物催化工程的第三次浪潮 过去的十年里，由于科技的进步，无论是实验室还是工业规模都已确定用具实用性并且环保的生物催化来代替化学合成中的传统的金属催化和有机催化。DNA 测序以及基因合成的关键进展是基于剪切生物催化剂通过蛋白质工程和设计，及将酶整合入新的生物合成途径的能力取得的巨大进步。为了突出这些成就，在此我们讨论了以酶催化作为关键步骤，将蛋白质-动力学生物催化剂应用于从通用化学品到先进医药中间体的范围。 生物催化是对合成化学中微生物和酶的应用，作为自然界的催化用于新的目的：酶的应用还未涉及到[1-5]。通过几次技术研究创新的浪潮，目前生物催化领域已达到其企业成熟水平。 图1 酶发现的进程及用于确定所需催化剂的蛋白质工程策略 理性设计（b）基于蛋白结构（a）或是同源模建识别不同的突变位点，而 随 机突变（c）与筛 选 或是选 择 结合是定向 进化实验的基础 。结合这些方 法 使 构建更 小 型 但 更 智 能的数 据 库（d）成为可 能。现在通过富 集 培 养 （e）对酶进行 传统筛 选 已被 关键的主 题 数 据 库 检 索 （f）代替以指 导 新型 酶或是他 们具备 的所需特 性的确定。在其初 期 仍 是酶的设计（g）的从头 计算 （从头 合成de novo）。内 部 结构指 的是通过生物催化不同的浪潮可 得到的进行 化学物质。（R)-苯 乙 醇 腈 （左 ）在 100 年前的植 物提 取物中已经 获 得；（1S,3S)-3-氨 基环己 醇 （中）由Novartis 公 司 利 用一 种 固 定化酯 酶制 成； 6-氯 -2,4,6-3 脱 氧 -D-赤 型 六 吡 喃 环（右 ）由DSM 用一 个 设计的醛 缩 酶耐 受 高 浓 度 乙 醛 并且获 得高 选 择 性的过程制 的。 2 生 物 催 化 的 第 一 次 浪 潮 （ 图1）， 始 于 一 个 多 世 纪 以 前 ， 科 学 家 认 识 到 活 细胞 的 组 成 成 分 可 以 应 用 于 有 效 地 生 物 转 化（ 相 对 于 几 千 年 已 经 司 空 见 惯 的 发 酵 过程 ）。 例 如 ， Rosenthaler 利 用 一 种 植 物 提 取 物 从 苯 甲 醛 和 氰 化 氢 合 成 的 （ R)-苯乙 醇 腈 [6]； 发 生 在 微 生 物 细 胞 内 的 类 固 醇 的 羟 化 [7]也 已 知 。 较 新 的 例 子 即 洗 衣粉 中 蛋 白 酶 的 利...
