酶作为一类优秀的催化剂，能够以较高的转化效率和选择性催化化学转化。而为了实现自然中无法等效的酶催化反应，通常的方法是以理性设计蛋白质与非生物催化活性金属辅因子的杂化来创造人工金属酶。

图片来源：ACS Catal.

    近期，荷兰格罗宁根大学的Gerard Roelfes课题组报道了基于转录因子乳酸菌多药耐药调节因子（LmrR）设计的人工金属酶，LmrR是一种单体大小为13.5 kDa的同二聚体蛋白，且在二聚体界面上有一个大疏水孔，能够充当人工金属酶的杂化结合口袋。晶体结构表明Cu（II）-phen与LmrR的结合，且显示了金属络合物的菲咯啉配体是夹在W96和W96'残基之间，吲哚环倾斜于彼此和铜（II）络合物。

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    该研究主要探讨人工酶LmrR/Cu（II）-phen在两种催化反应中的应用。一个是在LmrR/Cu（II）-phen催化下吲哚与α, β不饱和2-酰基咪唑的Friedel-Crafts反应（F-C），另一个是Friedel-Crafts烷基化/对映选择性质子化串联反应（FC/EP）。

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原位自组装的人工金属酶催化5-甲氧基-吲哚的Friedel-Crafts烷基化/对映选择性质子化串联反应。

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对LmrR的疏水口袋W96残基附近不同位置的残基进行丙氨酸扫描，以确定这两种反应的催化作用发生的位置以及哪些残基对活性很重要。突变体A92E催化F-C反应具有高达99%的ee值。

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    野生型LmrR和两种突变体自组装的人工金属酶分别与三种不同底物进行竞争性实验，A92E突变体更倾向于催化F-C反应，而W96A突变体则更倾向于催化FC/EP串联反应。

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    分子动力学模拟比较野生型和突变体A92E的疏水孔结构。对于野生型，A92和V15残基之间的疏水相互作用促进活性中心的闭合，导致W96/W96'和Cu（II）-phen辅因子的菲咯啉配体之间不是最佳