在一項新的研究中，美國加州理工學院化學工程、生物工程與生物化學教授Frances Arnold博士和她的團隊構建出能夠制造含有硼-碳鍵（B-C）的化合物的細菌。在此之前，這些硼-碳鍵僅來自化學家的實驗室，并不能夠由任何已知的生命形式產生。相關研究結果發表在2017年12月7日的Nature期刊上，論文標題為“Genetically programmed chiral organoborane synthesis”。
 

圖片來自David Chen和Yan Liang/Caltech(BeautyOfScience.com)。 

這一發現是合成生物學取得的新進展：活的有機體經教導后產生制造藥物、農用化學品和其他的工業產品所需的化合物。去年，Arnold團隊還設計出產生具有硅-碳鍵（Si-C）的分子，即有機硅化合物。

根據Arnold的說法，通過使用生物學而不是合成工藝，人們能夠潛在地以 “更加綠色”的方式制造化合物。

為了誘導這些細菌產生含硼化合物，這些研究人員使用了Arnold在20世紀90年代早期開創的被稱作定向進化的方法：酶在實驗室中經過進化后產生所需的功能，比如構建在生物世界中未發現的化學鍵。正如在之前的基于硅的研究中做到的那樣，他們首先利用一種常見的被稱作細胞色素c的蛋白開展研究，不過這種蛋白具有一種在生活于冰島溫泉中的細菌內天然發生的突變。他們讓編碼這種蛋白的DNA發生突變，隨后讓這些發生突變的DNA序列導入到上千個細菌細胞中，以便觀察所形成的這些細菌是否能夠產生所需的硼-碳鍵。隨后，他們再次讓編碼成功發生突變的蛋白的DNA發生突變。這種循環不斷重復直到產生這種蛋白的細菌地制造硼-碳化合物。

這些研究人員制造出這種蛋白的六種版本，每種版本具有略微不同的用于制造各種含硼-碳鍵分子的能力。他們zui終構建出的細菌制造含硼-碳鍵分子的產率比用于相同反應的合成化學過程高出400倍。

這些研究人員能夠利用這種技術輕松地產生更多的具有特定功能的蛋白。

硼是化學領域的無名英雄之一。 它不是人們每天都聽到的化學元素，但是它對化學的貢獻是巨大的。這些研究人員很高興將這個元素添加到合成生物學工具箱中。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

S. B. Jennifer Kan, Xiongyi Huang, Yosephine Gumulya et al. Genetically programmed chiral organoborane synthesis. Nature, 07 December 2017, 552:132–136, doi:10.1038/nature24996