来源：ACS Omega | 编译：DNA Lab Space
天然产物的化学多样性是药物筛选的宝贵资源，但如何高效扩展这种多样性始终是个难题。瑞士日内瓦大学的研究团队在 ACS Omega 发表了一项工作，利用来自变色栓菌（Trametes versicolor）的漆酶，对三种植物来源的芳烃化合物进行生物转化，成功分离出13个结构多样的衍生物，其中10个为全新化合物。这项研究展示了一条绿色、温和的分子多样化路径。
研究背景
天然产物长期是药物先导化合物的重要来源，但其固有结构往往限制了活性优化空间。化学合成虽然能改造分子，却常伴随苛刻条件和环境负担。生物转化利用酶的高选择性和温和反应条件，为分子修饰提供了更可持续的替代方案。漆酶作为多铜氧化酶，能催化酚类底物的单电子氧化，生成自由基中间体，进而引发C–C或C–O偶联反应。这类酶已成功应用于多种化学骨架的结构多样化改造。
本研究的焦点是三种结构相关的植物次生代谢物：二氢二苯乙烯类化合物gigantol（1）、菲类化合物flavidin（2）和coelonin（3）。这些分子均含酚羟基，理论上可作为漆酶的潜在底物。研究者系统考察了反应条件对转化产物多样性的影响，并借助现代色谱和波谱技术完成了产物结构鉴定。
研究方法
酶与底物来源
漆酶（CAS: 80498-15-3）购自Merck（德国达姆施塔特），来源于变色栓菌。底物gigantol（1，CAS: 83088-28-2）购自Extrasynthese（法国里昂），flavidin（2，CAS: 83924-98-5）和coelonin（3，CAS: 82344-82-9）购自ChemFaces（中国湖北）。
分析平台
紫外光谱由HACH UV–vis DR/4000仪器记录。核磁共振数据在Bruker Avance Neo 600 MHz谱仪上采集，配备QCI 5 mm低温探头和SampleJet自动进样器。化学位移以残留DMSO-d₆（δH 2.50；δC 39.5）为内标，耦合常数J以Hz为单位。结构归属基于COSY、ROESY、HSQC和HMBC等二维谱的综合解析。反应进程监测采用超高效液相色谱-光电二极管阵列-蒸发光散射-质谱联用（UHPLC-PDA-ELSD-MS）。
分析规模生物转化
反应在2 mL Eppendorf管中进行，每次处理单一化合物。总体积0.5 mL，底物以乙醇溶解至终浓度1 mg/mL，即每管含500 μg底物。漆酶最后加入，用量为30 μL、浓度12.5 U/mL的水溶液。反应体系设计为含10%乙醇、最高60%丙酮、30%至90%水（v/v）。配制完成后，混合物于室温避光、持续温和振荡下反应。在设定时间点（3–9小时），用500 μL乙酸乙酯萃取反应液，有机相经氮气流干燥，残渣溶于200 μL甲醇后进行UHPLC分析。
条件优化与放大
小规模实验中，研究者系统筛选了有机溶剂浓度（10–70%）和漆酶浓度（10–100 U/mL储备液）的影响。最优条件以底物信号显著下降和质谱基峰强度（BPI）色谱图中出现多个新峰为判断标准。放大反应使用20–50 mg底物，反应体积5–10 mL，监测条件与分析规模相同。底物消耗完全后终止反应，粗混合物经高效半制备液相色谱纯化，采用干法上样技术。
分离与结构鉴定
粗产物通过高分辨半制备HPLC分离，配合干法上样（dry-load injection）提高分离效率。纯化后的每个衍生物均经高分辨质谱（HRMS）和核磁共振波谱（NMR）全面表征，确保结构归属的可靠性。
研究结果
gigantol（1）的生物转化
在众多测试条件中，30%有机溶剂、30 μL浓度为12.5 U/mL的漆酶溶液、室温孵育9小时，产生了最丰富的质谱特征信号。检测到的产物包括羟基化衍生物（m/z 291 [M+H]⁺）、乙基化衍生物（m/z 319 [M+H]⁺）以及gigantol的二聚体（m/z 545–549 [M+H]⁺）。主要化合物4和5在多种条件下均持续出现，另有次要衍生物6–9。值得注意的是，gigantol始终未被完全转化，表明反应存在平衡限制或产物抑制效应。
当缩短孵育时间并提高漆酶浓度时，研究者观察到不同的产物谱——部分次要衍生物减少，而异常的衍生物12和13得以生成。这一发现说明反应条件的细微调整能显著改变产物分布，为定向获取特定结构类型提供了操作窗口。
三底物总产物概况
经过条件优化和放大反应，研究者从三种底物的转化混合物中总共分离出13个结构多样的衍生物。其中10个化合物为首次报道，代表了新的化学结构类型。产物涵盖单体、二聚体和三聚体等多种聚合程度，体现了漆酶催化自由基偶联反应的多样性潜力。
结构特征解析
所有分离产物均通过HRMS和NMR进行了全面表征。二维核磁实验（COSY、ROESY、HSQC、HMBC）为每个化合物的完整结构归属提供了关键证据。从质谱数据来看，gigantol的转化产物中出现了羟基化和乙基化修饰，这些官能团变化可能显著改变分子的亲脂性和氢键供体/受体特性，进而影响其生物活性特征。二聚体和三聚体的形成则通过分子间自由基偶联实现，这类低聚物往往具有不同于单体的空间构型和理化性质。
反应条件依赖性
研究明确显示，产物分布高度依赖于有机溶剂比例、酶浓度和孵育时间的组合。高有机溶剂比例（如70%）与低酶浓度的组合倾向于减少产物多样性，而中等有机溶剂比例（30%）配合适量酶（12.5 U/mL）和充分反应时间（9小时）则能最大化新峰数量。这种条件敏感性既带来了工艺优化的挑战，也为按需调控产物谱提供了可能。
讨论与展望
这项研究将漆酶催化的生物转化系统性地应用于二氢二苯乙烯和菲类骨架，产出了结构复杂度显著提升的新衍生物库。10个新化合物的发现证明，真菌漆酶能够催化超越简单氧化偶联的多种转化模式——羟基化、烷基化以及多级聚合反应在单一酶催化体系内同时发生，这在传统化学合成中往往需要多步保护和脱保护操作。
从方法学角度看，干法上样结合半制备HPLC的纯化流程，有效解决了复杂反应混合物中微量成分的分离难题。UHPLC-PDA-ELSD-MS的实时监测策略则为反应终点判断和条件筛选提供了可靠依据。
一个值得关注的现象是gigantol的不完全转化。这可能与反应体系中产物对酶的反馈抑制或底物-产物间的氧化还原平衡有关，原文摘要未详述具体机制。后续研究若能阐明这一限制因素，有望进一步提高转化效率。
漆酶催化的生物转化为天然产物结构多样化提供了一条实用路径。13个衍生物中10个为全新结构，意味着这些化合物已进入可筛选的新化学空间。对于生物活性筛选项目而言，这些新骨架的价值不在于数量，而在于它们拓展了可供探索的结构边界。未来的工作方向可能包括对分离产物的生物活性评价，以及将这一方法推广至其他酚类天然产物家族。原文摘要未提供产物的具体生物活性数据，这为后续研究留下了空间。
参考来源
Favre-Godal Q, Marcourt L, Giraud M, Karmime Z, Marcellin-Gros R. Laccase-Catalyzed Biotransformation of Dihydrostilbenes and Phenanthrenes: A Route to Novel Natural Product Derivatives. ACS Omega. PMID: 42495288.
PMID: 42495288