合成化學(xué)為我們的“衣、食、住、行、醫(yī)”提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，是推動人類社會進(jìn)步的重要驅(qū)動力。然而傳統(tǒng)的化學(xué)合成存在效率低、污染嚴(yán)重等瓶頸問題，與國家所倡導(dǎo)的綠色發(fā)展理念相矛盾。因此更加綠色、高效的合成方法亟待開發(fā)。相較于傳統(tǒng)的化學(xué)催化，酶催化具有過程綠色、選擇性好、催化效率高等優(yōu)勢，在功能分子例如創(chuàng)新藥物的工業(yè)化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為傳統(tǒng)化學(xué)合成方法的重要替代者。然而，目前酶催化反應(yīng)的工具箱還非常有限，能夠催化新穎化學(xué)轉(zhuǎn)化的酶亟待發(fā)現(xiàn)。

狄爾斯-阿爾德反應(yīng)（Diels-Alder reaction，簡稱D-A反應(yīng)）是共軛雙烯（二烯體）與取代烯烴（親二烯體）之間發(fā)生的[4+2]環(huán)加成反應(yīng)，最早由德國化學(xué)家Otto Diels和他的學(xué)生Kurt Alder在1928年首次報導(dǎo)。D-A反應(yīng)是合成化學(xué)中構(gòu)建C-C鍵最常用的方法之一，在天然產(chǎn)物全合成、藥物分子合成以及材料化學(xué)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的化學(xué)催化劑還存在著立體選擇性差、催化效率低等問題，因此新穎D-A酶的開發(fā)和利用吸引著廣大化學(xué)家們的關(guān)注。

北京大學(xué)雷曉光課題組長期開展功能導(dǎo)向有機(jī)合成、化學(xué)生物學(xué)、生物催化與新藥發(fā)現(xiàn)研究。前期針對活性天然產(chǎn)物高效全合成以及程序性細(xì)胞死亡的化學(xué)生物學(xué)研究和新藥發(fā)現(xiàn)工作已經(jīng)在2020年在美國化學(xué)會的Accounts of Chemical Research期刊上發(fā)表的兩篇論文中做了系統(tǒng)性總結(jié)（Liu, W.; Hong, B.; Wang, J.; Lei, X.* “New Strategies in the Efficient Total Syntheses of Polycyclic Natural Products” Acc. Chem. Res. 2020, 53, 2569–2586；Bai, Y.; Lam, H.C.; Lei, X.* “Dissecting Programmed Cell Death with Small Molecules” Acc. Chem. Res. 2020, 53, 1034-1045）。

十多年前雷曉光團(tuán)隊(duì)開始布局進(jìn)入新的研究領(lǐng)域，聚焦在植物天然產(chǎn)物生物合成與酶催化方向，在分子間D-A酶的挖掘、機(jī)制研究和合成應(yīng)用等方面取得了一系列開拓性研究成果。近日，雷曉光課題組應(yīng)邀在Accounts of Chemical Research 雜志上發(fā)表了第三篇題為“Hunting for the Intermolecular Diels?Alderase”的綜述文章（Acc. Chem. Res.2024,57, 2166–2183）。該論文詳細(xì)總結(jié)了課題組在相關(guān)研究領(lǐng)域的十多年深入探索：對于分子間D-A類型天然產(chǎn)物的仿生全合成，以及如何利用仿生合成和化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)去發(fā)掘植物中新穎的酶催化工具，為植物天然產(chǎn)物生物合成研究提供了新思路；介紹了桑樹中新穎分子間D-A酶的催化以及自然演化機(jī)制，為新穎D-A酶的理性挖掘和改造提供了重要的理論指導(dǎo)；并提出了多樣性導(dǎo)向的化學(xué)-酶法合成新策略，整合脫羧官能團(tuán)化反應(yīng)和酶促D-A反應(yīng)各自的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了D-A產(chǎn)物的高效衍生和制備，為D-A類型天然產(chǎn)物的藥物開發(fā)奠定了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。該論文被選為封面文章發(fā)表。

論文的通訊作者是北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院雷曉光教授，第一作者是雷曉光課題組特聘副研究員高磊（現(xiàn)為武漢大學(xué)藥學(xué)院教授），此外雷曉光課題組已畢業(yè)博士生丁琪也對文章的撰寫做出了重要貢獻(xiàn)。文章中涉及到的相關(guān)研究內(nèi)容得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委員會、北京分子科學(xué)國家研究中心、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、新基石基金會等項(xiàng)目或單位的資助。雷曉光團(tuán)隊(duì)所開展的生物催化與化學(xué)酶法合成研究工作也得到了瑞士諾華制藥公司的長期資助。

北京大學(xué)分子工程蘇南研究院響應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，立足北京大學(xué)乃至全球優(yōu)勢技術(shù)和人才資源，以國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，開展生物醫(yī)藥、新能源、新材料領(lǐng)域創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究、關(guān)鍵共性技術(shù)開發(fā)、企業(yè)孵化、公共測試服務(wù)和產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)，并通過產(chǎn)業(yè)基金的設(shè)置與運(yùn)用，培育一批戰(zhàn)略性高新技術(shù)企業(yè)，推動核心企業(yè)上市發(fā)展，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)原始創(chuàng)新的良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)地方和國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型需求、服務(wù)北京大學(xué)科學(xué)研究原始創(chuàng)新的發(fā)展目標(biāo)。