文章信息
文章題目：Engineered aldehyde dehydrogenases for amide bond formation
期刊：Science
發(fā)表時(shí)間：2026 年 1 月 29 日
主要內(nèi)容：北京大學(xué)雷曉光團(tuán)隊(duì)在 Science 上發(fā)表了題為”Engineered aldehyde dehydrogenases for amide bond formation”的研究文章。通過對自然界中經(jīng)典的醛脫氫酶（ALDH）進(jìn)行理性酶工程改造與定向進(jìn)化，成功將其轉(zhuǎn)化為一種能夠催化醛直接與胺反應(yīng)生成酰胺的氧化型酰胺合成酶（OxiAm）。首次在“新于自然”的生物催化體系中系統(tǒng)性地實(shí)現(xiàn)了從非羧酸出發(fā)的低氧化態(tài)合成前體實(shí)現(xiàn)酰胺鍵構(gòu)建的變革性方法。
原文鏈接：https://doi.org/10.1126/science.adw3365
使用TransGen產(chǎn)品：
TransStart? FastPfu DNA Polymerase (AP221)
背景介紹
酰胺鍵是小分子藥物中最常見的化學(xué)連接，超過 60% 的藥物含有該鍵。然而傳統(tǒng)的酰胺合成方法依賴高活性羧酸衍生物和化學(xué)計(jì)量偶聯(lián)試劑，導(dǎo)致原子經(jīng)濟(jì)性差、副產(chǎn)物多和官能團(tuán)耐受性有限。盡管酶催化提供了更綠色的合成路徑，但大多仍需使用活化羧酸或酯/腈的轉(zhuǎn)化，仍未能擺脫對高氧化態(tài)前體的依賴。近年來，以低氧化態(tài)的醛或醇為原料通過氧化酰胺化直接構(gòu)建酰胺鍵，因其步驟少與原子經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢受到關(guān)注，但化學(xué)催化常需昂貴或有毒的金屬催化劑。因此，開發(fā)一種能夠直接利用醛或醇與胺高效、綠色、普適地合成酰胺的生物催化方法，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用需求。
文章概述
本研究對經(jīng)典醛脫氫酶（ALDH）的催化路徑進(jìn)行了根本重構(gòu)：通過定點(diǎn)突變關(guān)鍵氨基酸殘基，成功將天然反應(yīng)中硫酯中間體被水分子進(jìn)攻生成羧酸的路徑，轉(zhuǎn)變?yōu)榘奉惖孜飪?yōu)先進(jìn)攻該中間體并生成酰胺，從而將 ALDH 高效轉(zhuǎn)化為一種能夠直接催化醛與胺合成酰胺的氧化型酰胺合成酶（OxiAm）。該催化機(jī)制還被推廣應(yīng)用于其他五種 ALDH，均成功實(shí)現(xiàn)了向 OxiAm 的功能轉(zhuǎn)化。OxiAm 能夠高效催化多種結(jié)構(gòu)多樣的醛與胺底物，展現(xiàn)出良好的底物普適性和化學(xué)選擇性。為進(jìn)一步拓展應(yīng)用范圍，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了由醇脫氫酶與 OxiAm 組成的兩步酶級聯(lián)反應(yīng)體系，該體系可將醇類底物首先被氧化為相應(yīng)醛類，隨后在同一反應(yīng)體系中直接轉(zhuǎn)化為酰胺產(chǎn)物。綜上所述，本研究系統(tǒng)開發(fā)出一種“新于自然”的生物催化體系，首次實(shí)現(xiàn)了從低氧化態(tài)前體（非羧酸化合物）出發(fā)直接構(gòu)建酰胺鍵的變革性方法。該研究成果為酰胺的高效、精準(zhǔn)、綠色合成開辟了一條全新的生物催化路徑。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物的 FastPfu 快速高保真 DNA 聚合酶（AP221）用于目的基因的擴(kuò)增和突變體的構(gòu)建，確保 DNA 擴(kuò)增的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的酶定向進(jìn)化與功能研究提供可靠的遺傳材料基礎(chǔ)。本產(chǎn)品自上市以來，深受客戶青睞，多次榮登知名期刊，助力科學(xué)研究。
TransStart? FastPfu DNA Polymerase (AP221)
一款用于快速 PCR 的熱啟動高保真 DNA 聚合酶，特異性好，擴(kuò)增效率高，擴(kuò)增速度快。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 快速：4 kb/min 的延伸速度。
? 高保真性：保真性為普通 Taq 酶的 54 倍，普通 Pfu 酶的 3 倍。
? 長片段擴(kuò)增：基因組 DNA 片段的擴(kuò)增可達(dá) 15 kb，Plasmid DNA 片段的擴(kuò)增可達(dá) 20 kb。
? 高特異性：采用“TransStart”雙封閉法新型熱啟動技術(shù)，同時(shí)封閉引物和模板。
? 擴(kuò)增能力強(qiáng)：獨(dú)有的 PCR Stimulant，提升該酶對復(fù)雜模板的擴(kuò)增能力。
? 擴(kuò)增產(chǎn)物為平端，可直接克隆于 pEASY? -Blunt 系列載體中。
全式金生物的產(chǎn)品再度亮相 Science 期刊，不僅是對全式金生物產(chǎn)品卓越品質(zhì)與雄厚實(shí)力的有力見證，更是生動展現(xiàn)了全式金生物長期秉持的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶”核心理念。一直以來，全式金生物憑借對品質(zhì)的執(zhí)著追求和對創(chuàng)新的不懈探索，其產(chǎn)品已成為眾多科研工作者信賴的得力助手。展望未來，我們將持續(xù)推出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，期望攜手更多科研領(lǐng)域的杰出人才，共同攀登科學(xué)高峰，書寫科研創(chuàng)新的輝煌篇章。
使用 TransStart? FastPfu DNA Polymerase (AP221) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022.(IF 69.50)
? Zhang H, Zhu Y, Liu Z, et al. A volatile from the skin microbiota of flavivirus-infected hosts promotes mosquito attractiveness[J]. Cell, 2022.(IF 66.85)
? Wang Y, Zhang S, Yang X, et al. Mesoscale DNA feature in antibody-coding sequence facilitates somatic hypermutation[J]. Cell, 2023.(IF 64.50)
? Lin Q, Jin S, Zong Y, et al. High-efficiency prime editing with optimized, paired pegRNAs in plants[J]. Nature Biotechnology, 2021.(IF 54.90)
? Zong Y, Liu Y, Xue C, et al. An engineered prime editor with enhanced editing efficiency in plants[J]. Nature Biotechnology, 2022.(IF 54.00)
? Liu J L, Yan X Q, Wu H, et al. RNA codon expansion via programmable pseudouridine editing and decoding[J]. Nature, 2025.(IF 48.50)
? Gao L, Qiu X, Yang J, et al. Engineered aldehyde dehydrogenases for amide bond formation[J]. Science, 2026.(IF 45.8)
? Yang J, Zhao T, Fan J, et al. Structure-guided discovery of bile acid derivatives for treating liver diseases without causing itch[J]. Cell, 2024.(IF 45.60)
? Jin S, Lin Q, Luo Y, et al. Genome-wide specificity of prime editors in plants[J]. Nature Biotechnology, 2021.(IF 36.55)
? Wang S, Zong Y, Lin Q, et al. Precise, predictable multi-nucleotide deletions in rice and wheat using APOBEC–Cas9[J]. Nature biotechnology, 2020.(IF 36.55)
? Li C, Zhang R, Meng X, et al. Targeted, random mutagenesis of plant genes with dual cytosine and adenine base editors[J]. Nature biotechnology, 2020.(IF 35.72)
? Lin Q, Zong Y, Xue C, et al. Prime genome editing in rice and wheat[J]. Nature biotechnology, 2020.(IF 31.90)
? Song B, Chen Y, Liu X, et al. Ordered assembly of the cytosolic RNA-sensing MDA5-MAVS signaling complex via binding to unanchored K63-linked poly-ubiquitin chains[J]. Immunity, 2021.(IF 31.75)
? Li Y, Zhao L, Zhang Y, et al. Structural basis for product specificities of MLL family methyltransferases[J]. Molecular Cell, 2022.(IF 19.33)
? Li C, Zong Y, Jin S, et al. SWISS: multiplexed orthogonal genome editing in plants with a Cas9 nickase and engineered CRISPR RNA scaffolds[J]. Genome biology, 2020.(IF 18.36)
? Zhang H, Li Z, Zhou S, et al. A fungal NRPS-PKS enzyme catalyses the formation of the flavonoid naringenin[J]. Nature Communications, 2022.(IF 17.69)
? Lei Y, Fei P, Song B, et al. A loosened gating mechanism of RIG-I leads to autoimmune disorders[J]. Nucleic acids research, 2022.(IF 16.97)
? Fan J, Ran H, Wei P L, et al. An ortho-Quinone Methide Mediates Disulfide Migration in the Biosynthesis of Epidithiodiketopiperazines[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2023.(IF 16.82)
? Fan J, Ran H, Wei P L, et al. Pretrichodermamide A Biosynthesis Reveals the Hidden Diversity of Epidithiodiketopiperazines[J]. Angewandte Chemie, 2023.(IF 16.82)
? Song Z, Zhou S, Zhang H, et al. Fungal secondary metabolism is governed by an RNA-binding protein CsdA/RsdA complex[J]. Nature Communications, 2023.(IF 16.60)
? Jin S, Fei H, Zhu Z, et al. Rationally designed APOBEC3B cytosine base editors with improved specificity[J]. Molecular cell, 2020.(IF 15.58)
? Lin R, Liang J, Wang R, et al. The raphe dopamine system controls the expression of incentive memory[J]. Neuron, 2020.(IF 14.40)
