“魔法改造”酶蛋白，生物制造迎来绿色革命！

在当今时代，生物制造已然崛起，成为国家大力扶持的战略性产业，更是新质生产力的关键构成要素。它以工业生物技术为核心驱动力，巧妙融合酶、微生物细胞以及化学工程技术，对目标产品展开精细加工，所涉及的范畴涵盖了生物基材料、各类化学品以及生物能源等诸多领域。世界经合组织曾提出“生物制造是工业可持续发展最有希望的技术之一”，这无疑凸显了其在推动产业进步、实现可持续发展道路上的重要地位。

在生物制造领域，酶蛋白作为核心催化剂，是自然界中最高效的分子机器，在生物细胞工厂中发挥关键作用，默默地催化合成着各式各样的高值化学品，其应用范围广泛，渗透到医药、农业、食品以及化工等多个重要行业，成为这些行业蓬勃发展不可或缺的力量。

值得瞩目的是，近日，浙江大学化学工程与生物工程学院生物催化与转化团队在Nature Communications连续发表两篇论文，这两篇论文分别聚焦于“催化氮杂环氮氧化反应的酶元件”以及“催化蛋白质内非天然氨基酸引入反应的酶元件”，并对其进行了智能设计方面的深度探索与成果展示。

要深刻领悟这两项研究突破的重大意义，我们首先得揭开酶蛋白那神秘而神奇的面纱。酶，作为生物体内的高效催化剂，拥有着令人惊叹的催化效率，其效能相较于普通化学催化剂，竟能高出数百万倍之多。它们恰似经过大自然精心雕琢、精密设计的“分子机器”，具备一种独特的本领——在常温常压这样温和的条件下，就能轻松完成诸多传统化学方法必须依赖高温高压条件才能实现的化学反应。倘若把化学反应形象地比喻成一场盛大的舞会，那么酶无疑就是舞池中最为卓越的舞伴，它能够引领反应物，跳出最为优雅、流畅的舞步，推动整个“舞会”顺利进行。

然而，天然的酶往往存在一定的局限性，它们通常仅擅长特定类型的反应，很难直接契合工业生产复杂且多样化的需求。这就好比一位专业领域极为狭窄的能工巧匠，虽技艺精湛，但面对工业生产这座宏大的“建筑”，却显得有些力不从心。而此时，对酶蛋白进行“改造升级”便成为了突破瓶颈、解锁其更大潜力的关键所在，这也恰恰是浙江大学该科创团队这两项研究的核心突破之处。

其中一项突破是针对P450BM3单加氧酶展开的改造工作。经过团队的不懈努力与创新探索，成功使其具备了高效催化氮杂环化合物氮氧化反应的卓越能力。要知道，氮杂环的氮氧化反应在有机化学领域的应用极为广泛，它在众多天然产物以及药物、农药中间体的合成流程中，都占据着举足轻重、不可或缺的地位。但长期以来，该反应一直面临着效率低下以及区域选择性欠佳等棘手难题，传统的化学合成方法更是存在诸多弊端，例如氧化剂过剩造成浪费、催化剂成本高昂、对环境造成污染以及回收困难等，这些问题犹如重重枷锁，严重束缚了农药相关产业的高效发展。

方法论始终是创新发展与技术转化的核心驱动力。在生物制造领域，尤其是农药相关产业中，这一点体现得尤为明显。随着对酶蛋白“魔法改造”技术的不断发展与完善，我们正站在一场绿色革命的前沿，这场革命将为农药行业乃至整个生物制造领域带来前所未有的变革。

据悉，浙江大学化学工程与生物工程学院生物催化与转化团队由杨立荣教授领衔，获评化工学院“五好”导学团队。团队长期致力于生物工程和生物化工学科的基础理论及产业化关键技术研究，聚焦生物催化与转化、合成生物学、生物制造手性化学品、酶分子的智能化设计等方向开展科研工作，在基础科研及生物催化工业应用中取得众多成果。

2025年10月14日，第二十五届全国农药交流会——第二十届作物保护国际研讨会上，杨立荣教授将做《农药及中间体的生物制造》报告，相信届时又会为农药行业的发展带来新的启发与思路，让我们拭目以待！

曾任“生物制造手性化学品的科学基础”973项目首席科学家、863计划生物医药领域工业生物技术主题专家。长期从事生物催化与转化、酶工程、应用化学等领域的研究工作，在高效生物催化剂的选育和改造、化学-生物法制备化学品等方面具有较好的研究积累。在国内外核心刊物发表高水平论文170余篇，其中SCI收录90 余篇，获授权发明专利36余项。曾获国家技术发明奖二等奖、教育部技术发明一等奖、教育部科技进步一等奖、以及中国石油化工联合会科技进步一等奖等奖项，获中国化工学会“侯德榜化工科技创新奖”等荣誉。