2+2环加成反应是生物合成天然产物分子环丁烷结构的关键步骤过程，但是催化该反应的酶仍未曾得以鉴定。近日，上海有机化学研究所刘文（Wen Liu）、潘李锋（Lifeng Pan）等发现了催化2+2环加成反应的酶，并且进行表征和工程化调控，实现了环加成反应选择性的控制。

有鉴于此，南京大学戈惠明（Hui Ming Ge）等对该研究进行总结和展望。

本文要点

（1）

环加成反应是两种不饱和化合物结合形成，该反应是立体选择性构筑碳环/碳杂环有机分子的重要方法，该反应是生物合成过程的重要反应，但是关于2+2环加成合成酶有关的鉴定和生物合成相关研究非常罕见，而且这些报道的环加成合成酶主要是4+2环加成反应有关。

（2）

前期工作中Liu等表征发现β-桶形折叠结构蛋白PyrI4是独立的用于生物合成吡喃阿霉素PYR（pyrroindomycin）的螺虫乙酯(spirotetramate)结构。其他研究人员发现多种PyrI4类似结构用于合成相关螺虫乙酯结构以及聚酮。基于基因序列数据和生物信息学分析，研究者推测一种可能的基因簇plo用于合成PLO-A，是endo选择DAase酶所需要使用的结构。为了明确PloI4的功能，通过PloI4催化生化检测，发现PloI4无法从敲除基因得到，因此说明并不是基因有关的生成PLO-A部分。

通过结构有关PyrI4的底物3研究PloI4的功能，发现PloI4具有催化反应活性，能够将3转化为exo-4+2产物4，也能生成5和6两种新产物。其中5是endo-4+2产物，6是exo-2+2产物。

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Bo Zhang & Hui Ming Ge, Selective cycloadditions. Nat. Chem. 15, 167–169 (2023).

DOI: 10.1038/s41557-023-01156-7

https://www.nature.com/articles/s41557-022-01123-8