遇见-摘要
联芳基结构广泛应用于药物、材料科学和不对称催化等领域，通常采取C-H键的氧化偶联反应用于构筑联芳基C-C键，但控制底物的反应性和选择性等充满挑战。本文作者利用细胞色素P450酶实现酚类底物的生物催化交叉偶联反应，进一步改造P450酶提升其活性和选择性，并为相关联芳基结构的合成研究提供参考。
遇见-内容
联芳基结构单元在药物、材料和手性配体中广泛应用（图1a）。传统策略主要依赖于金属催化预功能化芳基片段的交叉偶联，从而实现位点选择性（图1b）。控制C-H键氧化偶联反应的化学选择性、位点选择性和阻转选择性充满挑战（图1c）。在联芳基天然产物的生物合成中，自然界利用漆酶或细胞色素P450酶等催化酚类化合物的二聚化（天然产物二聚化综述详见Nat. Prod. Rep., 2021,38, 1469-1505; Nat. Prod. Rep., 2021,38, 1011-1043）。本文作者通过序列相似性网络分析发现位点选择性催化香豆素二聚化过程的P450酶KtnC，之后将其整合至毕赤酵母基因组中，构建全细胞生物催化体系（图1d）。
JACS, 2015, 137(38): 12289-12295.
作者推测酶活性位点中存在两种不同的酚类底物将克服空间和电子限制，接下来作者拓展KtnC的底物类型（图2a, b）。其中大多数交叉偶联反应保持位点选择性和阻转选择性，例如4和18交叉偶联生成23，并且部分反应可以生成6,6'交叉偶联产物（图2c）。此外作者测试不同类型的酚类底物与4交叉偶联（图2d）。
下一步作者工程化改造LxC，以10和2-萘酚(31) 8,1ʹ交叉偶联作为目标反应通过半理性设计构建突变体库，前两轮改造过程中C-O交叉偶联产物(35)比例较大，最终经过五轮定向进化改造后突变体LxC5活性提升92倍并且8,1ʹ交叉偶联产物32比例提高，比传统的化学交叉偶联策略效率更高（图3a-c）。随后进行工程化改造提升阻转选择性（图3d）。
最后作者运用生物信息学挖掘并测试不同催化活性的野生型P450酶以实现互补反应，进一步拓宽了生物催化交叉偶联反应平台的可编程空间（图4）。
本文作者构建可编程（催化活性、位点选择性、阻转选择性）的生物催化交叉偶联平台，为相关联芳基结构精确构筑研究提供借鉴。