Redian新闻
>
电子自旋共振方法在光酶催化研究中的应用│NSR展望

电子自旋共振方法在光酶催化研究中的应用│NSR展望

公众号新闻

海归学者发起的公益学术平台

分享信息,整合资源

交流学术,偶尔风月


融合了光催化与酶催化的光酶催化,不仅结合了可见光催化在温和条件下产生多种活泼化学中间体的优点,还具备生物酶催化的绿色温和、高效、高选择性优势,成为合成科学领域和生物制造领域的热点之一,近年来取得了显著进展。但是,针对光酶的研究主要集中在开发新的光酶反应体系,而对光酶催化机制的理解仍相对匮乏。特别是,光酶催化过程中涉及多种自由基中间体、高活性金属价态等高度活性的反应中间体,以及底物/产物、氧化还原酶、光敏剂等之间的复杂电子传递(Electron Transfer, ET)过程,对这些过程进行灵敏、时间分辨、原位的检测与动态跟踪,才能有效地揭示光酶催化机理和光驱动下电子传递过程的细节。

近日,中国科学院强磁场科学中心和中国科学技术大学的田长麟教授团队在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)发表展望文章,探讨了电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)波谱学方法在解析光酶催化机制中的重要作用,为进一步应用ESR方法深入研究光酶催化过程和指导光酶催化体系的设计、优化提供了新的视角。

ESR方法是一种特异性地研究未成对电子的波谱学方法,对于光酶催化过程涉及的自由基、过渡态金属离子等复杂顺磁性中间体,ESR能够提供反应中间体相关电子结构、自旋状态和氧化还原态等关键信息,从而有助于深入理解催化机理和光驱动电子传递过程。通过快速冷冻猝灭和低温采样,结合自旋捕获技术,ESR可以检测活性高、寿命短的瞬态自由基中间体并跟踪其演化规律;进一步结合氧化还原调控、原位光激发/原位检测等手段,可以实时、原位、动态地解析光酶催化中电子传递通路和电子传递机制。在基于可见光激发天然光酶CvFAP实现不对称自由基氢芳基化转化、基于焦磷酸硫胺素(ThDP)依赖的苯甲醛裂解酶定向改造实现高对映选择性的自由基-自由基交叉偶联这两个光酶催化体系中,低温采样结合低温条件ESR、原位光激发结合ESR自旋捕获提供了光酶催化中关键自由基中间体的直接实验证据,阐明了催化反应机制。在基于人工光酶蛋白PSP2进行自由基SAM酶活化和CO2还原反应中,原位光激发和低温ESR检测还提供了光激发后电子在光敏基团与酶催化中心之间的电子传递路径与机制。

1. A)光酶催化中电子传递路径。(BCESR方法应用于研究光酶催化反应过程中关键自由基中间体和电子传递机制。

综上,ESR在光酶研究中的应用,在深入揭示光酶催化机制的同时,也将极大地激发具有更强反应性和更高立体选择性的新型光酶催化体系的研发。随着高场/高频ESR、脉冲ESR、时间分辨ESR等相关设备与方法的发展,将能够更深入地了解自由基物种、辅因子和金属中心在光酶反应中的作用机制。此外,将ESR光谱与X射线晶体学、质谱和瞬态吸收光谱等多种方法结合,可实现对光酶催化过程更全面的多角度、多参量分析,将有力推动光酶催化在可持续化学合成领域的进一步发展。

这项研究以“Electron spin resonance analysis of photoenzymatic catalysis”为题发表于NSR。中国科学院强磁场科学中心和中国科学技术大学的田长麟教授、于璐研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(B类)等项目的资助。


点击“阅读原文”阅读原文。

扩展阅读

 
探索深度学习的薄弱环节:量子启发的神经网络脆弱性分析 | NSR
深部碳循环、半导体纤维、电催化脱硝、富氢超导、生殖免疫学 
细菌感染微环境响应自激活按需抗菌水凝胶治疗感染运动创面研究取得新进展
NSR | 分子转一转,容量增一半:神奇的空间位阻效应
本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容
媒体转载联系授权请看下方

微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。
相关阅读
高效光催化固氮S型异质结:强化活性氢供给 | NSR深部碳循环、半导体纤维、电催化脱硝、富氢超导、生殖免疫学 | NSR本周上线自然资源部:2023年中国沿海海平面较常年高72毫米;新方法在常压下就能产生钻石 | 环球科学要闻InfiniBand网络、HDR和IB在超算中的应用实践菜鸟研究中心-2024RFID在大快消行业的应用报告巴哈马大马镫礁(Great Stirrup Cay),海水沙滩亚稳态微纳米材料的超快制备及其新能源应用 | NSRIF值>9!5图1表稳站中科院2区,孟德尔随机化研究这样做,可发高分!无定形碳的非连续相图│NSR钛催化中心类型和分布的精准构筑:高效氧化脱硫│NSR【直播预告】液相色谱质谱联用技术在新型药物研发中的应用与案例分享一个旧手机“贩子”,想要在光伏业成为雷军论《商君书》在企业管理中的应用老人院,我们的必然归宿?《每天刻下你的名字》&《等春来》大模型如何用因果性?最新《大型语言模型与因果推断在协作中的应用》全面综述​​[创投沙龙] LLM & XR:GenAI在元宇宙中的应用未来中国信通院“铸基计划”&极客邦科技双数研究院 InfoQ 研究中心即将联合发布《AGI在金融领域的应用实践洞察》23、长篇家庭伦理小说《嫁接 下》第七章 咫尺天涯(3)热电催化:一种实现废热-化学能转化的新方法 | NSRUCLA健康政策研究中心研究主任孟莹莹病逝国际顶流高频公司量化研究员的一天250+篇文献!最新综述全面解析科学领域大模型及其在科学发现中的应用舒适化口腔治疗:笑—氧混合吸入在咽反射敏感患者中的应用重磅推荐 | CDQI临床研究方法学培训系列课程 第五期:《临床研究中常见的伦理问题》Lp(a)升高,竟然会伤肾?一项基于人群的孟德尔随机化研究丨EAS 2024官宣!中国信通院“铸基计划”联合极客邦科技双数研究院 InfoQ 研究中心宣布《AGI 在金融领域的应用实践洞察》报告正式启动随记(十一)议坚持陶哲轩等领衔,美国发布《通过人工智能应对全球挑战》报告,聚焦AI在科研中的应用NSR | 富Na+微环境促进近邻单位点Cu催化剂高效催化CO2加氢伯恩斯大使在南大-霍普金斯大学中美文化研究中心毕业典礼上发表演讲Cell:中国肿瘤药物开发和临床研究中的挑战与机遇彭博推出时点数据解决方案 为量化研究提供竞争优势绿色能源:理想二极管在智能光伏系统中的应用消除空气中的二氧化碳是成本高昂的应对气候变化的方法
logo
联系我们隐私协议©2024 redian.news
Redian新闻
Redian.news刊载任何文章,不代表同意其说法或描述,仅为提供更多信息,也不构成任何建议。文章信息的合法性及真实性由其作者负责,与Redian.news及其运营公司无关。欢迎投稿,如发现稿件侵权,或作者不愿在本网发表文章,请版权拥有者通知本网处理。