“Angew. Chem. Int. Ed.∣蛋白介导合成半导体纳米晶体，用于光催化再生NAD(P)H和手性胺的生产”
文献信息：
Oren Bachar, Matan M. Meirovich, Yara Zeibaq, and Omer Yehezkeli
http://doi.org/10.1002/ange.202202457
Angewandte Chemie International Edition 影响因子：16.6
背景介绍
利用预设计的生物工程蛋白合成纳米材料，构建生物-非生物纳米-生物混合结构是一种有前途的策略，它开辟了新的科学方向。纳米材料的独特特性可以改变原始的生物范式，从而允许新的代谢途径或新理念的触发。
在这项工作中，作者提出了一种合成方法，以12-聚体生物工程稳定蛋白质合成硫化镉量子点。量子点的尺寸受到了精准的控制，并被用于NADPH再生，进而用于激活亚胺还原酶。所提出的纳米-生物混合系统能够生产需要的药用工业所需的单对映体产物。作者设计的系统表现出优越的活性，并且可以连续运行至少22小时，转化效率达到82%。所获得的结果可能为未来能够在体内外操作的纳米-生物混合系统奠定基础。
图文解读
图 1. 太阳能驱动的平台的示意图，
用于连续和立体选择性地生产手性胺，
利用生物合成的CdS量子点
特定变体的SP1蛋白质，其中含有融合的CdS结合肽，被用作合成均匀和高度有序的CdS量子点的模板。在存在二硫苏糖醇（DTT）作为牺牲性电子供体的情况下，量子点作为光敏化剂用于直接（途径I）或通过铁蛋白NADP+还原酶（FNR）酶促介导（途径II）的NADPH的光催化再生。然后，这种辅因子被亚胺还原酶（IRED）消耗，用于环状亚胺（2-甲基吡咯烷）的不对称还原到手性胺（（R）-2-甲基吡咯烷）。这种宝贵的对映体被广泛用作制药和农药中间体。SP1、FNR和IRED模型结构使用PyMOL软件准备，PDB 1TR0、2B5O和4D3S，分别。
图 1. 生物合成的CdS量子点的表征
a) CdSBP-SP1包裹的CdS量子点的UV/Vis吸收光谱（红色）与没有CdSBP-SP1的对照样品（虚线灰色）的比较。
插图1，CdSBP-SP1包裹的CdS量子点的荧光强度与没有CdSBP-SP1的对照样品的比较。激发波长380 nm。
插图2，CdSBP-SP1包裹的CdS量子点与没有CdSBPSP1的对照样品的照片。
b) 基于TEM分析的生物合成CdS量子点的粒径分布。插图，HR-TEM图像显示得到的纳米晶的晶面间距值。
c)和d) 带有负染色的CdSBP-SP1包裹的CdS量子点的TEM图像（用红色箭头标示），分别。
e) 没有CdSBP-SP1的对照样品的TEM图像。
图2. 在450 nm光照射下，NADP+光还原为NADPH
a) 在340 nm吸光度强度下测量的NADP+光还原，包括完整系统（SP1@CdS QDs 0.18 μM，NADP+ 0.1 mM，TEA 10 mM），开/关循环以及没有QDs和含CdCl2 (0.18 μM)作为阴性对照的混合物。误差条表示从三次独立实验中计算得到的标准偏差。
b) 和c) 分别为未添加和添加FNR的光还原反应的NADPH消耗测试。光还原样品（初始条件：SP1@CdS QDs 0.18 μM，FNR 104 μg/mL，NADP+ 0.5 mM，DTT 10 mM，Tris-HCl pH 7.5 30 mM）添加了10 mM 2-MPN和63 μg/mL IRED，并在40分钟内进行测量。
d) 和e) 分别为光照10分钟后的UV/Vis吸收光谱和随时间变化的340 nm吸光度，跟踪NADP+光还原过程，包括在缺少光催化组分的对照。
f) 完整系统随时间的UV/Vis吸收光谱。
图3. 通过连续再生NADPH光活化IRED
a) 在4小时的照射后，对完整光催化系统（SP1@CdS量子点0.18 μM，FNR 104 μg/mL，NADP+ 0.1 mM，DTT 10 mM，IRED 79 μg/mL，2-MPN 10 mM Tris-HCl pH 7.5 30 mM）中(R)-2MP浓度进行基于GC的定量分析，与没有每个光催化组分的阴性对照进行比较。误差棒表示每个对照组的两个独立实验的标准偏差。
b) 照射反应（蓝色）和暗反应（红色）随时间的(R)-2MP浓度。误差棒表示每个时间点的三个独立实验的标准偏差。
c)–e) 完整光催化系统照射4小时后的手性GC-FID色谱图，样品包括未照射样品和未添加IRED的样品。
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