分子合成方法使制药和农化生产更环保
华威大学的科学家们发明了一种方法，可以模仿植物的生产方式，生产用于制药和农用化学工业的重要化学成分。
科学家们以植物的方式使用酶，创造出了能够“消化”分子合成新化合物的细菌，这一过程可重复使用，产生的废物最少。他们的研究结果发表在该杂志的一项新研究中ACS催化并且可以帮助制药和农化工业使他们的制造过程更加环保。
科学家们特别感兴趣的是在植物中重现一种被称为吲哚-3-乙酰胺(IAM)途径的过程，该途径允许植物产生诸如吲哚酰胺、羧酸和生长素等化合物。这些化合物在农用化学品和制药方面有许多应用，但除了使用产生大量有毒化学废物的化学催化剂外，工业生产很难。
虽然科学家们几十年来一直意识到大自然是如何产生这些分子的，但直到现在，还没有技术可以利用它。现在，沃里克综合合成生物学中心的一个团队首次开发了一种方法，在一系列级联反应中使用酶来分解分子，并将它们合成为所需的化合物，就像植物一样。
这项研究由英国研究与创新和皇家学会资助，由华威大学生命科学学院的Binuraj Menon博士领导，该学院现位于朴茨茅斯大学。他说:“我们知道植物中存在多种通往生长素分子的途径。此外，一些植物致病菌利用这些途径感染和生长在植物的根和瘿。然而，在工业和友好的微生物宿主中重建它总是遇到一些功能问题。
“通过对这些酶进行工程设计，我们可以将这一过程用于大规模生产，使其易于获取、纯化和兼容。这里的优势是这些酶的适用性，因为现有的酶溶液制造酰胺和羧酸是具有挑战性的，耗时的，需要许多昂贵的组件
酶在生物体中起着多种作用，最广为人知的作用是分解食物，成为人类消化系统的一部分。它们还有许多其他功能，如生物催化剂，加速化学反应。酶正在被研究作为当前化学方法的替代品，减少工业排放和资源，是向更绿色和环境友好型工业生产迈进的理想解决方案。
为了生产用于这项研究的酶，科学家们使用了经过工程改造过表达的非致病性细菌。这些酶可以在温和和水条件下进行分离反应，也可以直接使用细菌进行反应。
细菌细胞快速繁殖，化学物质由葡萄糖等更便宜的成分生产，这使得它很容易放大和重复使用，很少浪费或环境影响，就像化学催化剂中经常遇到的那样。通过重新设计微生物和酶，它们可以被设计成具有新的能力和应用。
梅农博士补充说:“我们基本上是在利用大自然的力量，通过工程微生物和酶来解决化学、制药、农业和制造业中的许多问题。合成生物学本质上是将生物学用于合成目的，在这里我们展示了如何将其与不同的酶混合，并将其用于许多类似的分子。
“在不久的将来，这些酶的额外工程和实验室进化将使我们能够制备定制的分子和靶向化学物质。这种工程细菌还可以用来包裹种子，促进种子健康发芽和根系发育，或者通过调节生长素来作为除草剂，有许多直接的应用和可能性。”
参考:梅农N，里士满D，拉赫曼先生，梅农BRK。通过工程植物微生物群的生长素途径，在大肠杆菌中合成酰胺和羧酸的多功能和简便的一锅生物合成。ACS Catal。2022:2309 - 2319。doi:10.1021 / acscatal.1c04901
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