煙酰胺類輔酶NAD(P)H是絕大多數(shù)氧化還原酶催化反應(yīng)過(guò)程中的“能量貨幣”，保障了反應(yīng)中所需的質(zhì)子和電子供給。構(gòu)建綠色、高效的輔酶NAD(P)H合成系統(tǒng)是酶催化生物制造過(guò)程可持續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵。利用清潔能源如太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的NAD(P)H人工光合成具有能量來(lái)源綠色，反應(yīng)條件溫和，過(guò)程高效且可持續(xù)等優(yōu)勢(shì)。理想的NAD(P)H光合成系統(tǒng)應(yīng)具備如下特征：1）綠色的電子供給過(guò)程；2）高的能量轉(zhuǎn)化效率；3）低的NAD(P)H氧化降解。目前，NAD(P)H光合成研究多集中在通過(guò)催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升能量轉(zhuǎn)化效率，然而綠色電子的供給及NAD(P)H的氧化降解問(wèn)題亟待解決。
近日，天津大學(xué)姜忠義教授、石家福教授團(tuán)隊(duì)提出并構(gòu)建了一種新型的NADH光合成系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含電子供給模塊和活性氧自由基（ROS）消除模塊。其中，生物質(zhì)衍生物的氧化作為電子供給模塊提供電子，超氧化物歧化酶/過(guò)氧化氫酶（SOD/CAT）級(jí)聯(lián)催化作為ROS消除模塊抑制NADH氧化降解。 電子供給模塊：以葡萄糖作為電子供體，在不同濃度和pH條件下實(shí)現(xiàn)了NADH的光合成，同時(shí)葡萄糖被氧化為葡萄糖酸和甲酸等。電子自旋共振譜顯示空穴（h+）將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，隨后超氧自由基（?O2-）和羥基自由基（?OH）的存在使得C-C鍵斷裂生成甲酸等。 ROS消除模塊：ROS（?O2-，?OH）或h+對(duì)NADH氧化影響順序?yàn)?O2->> ?OH > h+。該工作將SOD和CAT以不同方式引入到NADH光合成系統(tǒng)中，消除體系中的?O2-與生成的H2O2，從而使NADH的氧化降解受到限制，NADH光合成效率最終可提升2倍。該研究工作為光催化合成過(guò)程中可持續(xù)的電子供應(yīng)及ROS的有效抑制提供了一個(gè)新策略。 論文信息 NADH Photosynthesis System with Affordable Electron Supply and Inhibited NADH Oxidation Yu Chen, Jiafu Shi*, Yizhou Wu, Zheyuan Guo, Shihao Li, Wenping Li, Zhenhua Wu, Hongjian Wang, Haifei Jiang, Zhongyi Jiang* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202310238
