有時候，偶然性，或者說是純粹的運氣，在科學發現中仍然起著關鍵作用。最近，一組化學家正在試驗使用生物催化過程來觸發環丙化反應，這種反應產生了用于各種藥物和其他自然過程的復雜分子結構，這時發生了一件不尋常的事情：一燒杯的液體本應顯示為渾濁的紅色，卻變成了明亮的綠色。

該研究小組的成員包括史蒂文斯理工學院的研究人員以及來自牛津大學、康奈爾大學、羅切斯特大學和德克薩斯大學的同事，他們發表了對這一奇怪結果的解釋。他們表示即使化學反應表面上很好理解，有時大自然也會選擇風景優美的路線。

史蒂文斯大學化學與化學生物學系教授Yong Zhang解釋說:“事實證明，你不能假設只有一種化學途徑在起作用。我們更仔細觀察時，我們發現一些意想不到的、全新的化學反應正在發生。”

這個反應使用了工程血紅蛋白——像血紅蛋白和肌紅蛋白一樣，在我們的血液和肌肉中儲存和運輸氧氣，作為二氧化碳轉移反應的催化劑。其目標是：利用碳烯(一種極具活性的碳基分子)生成環丙烷環，然后用環丙烷環生成一系列有用的化合物，包括許多重要的抗生素。

使用血紅蛋白來觸發該反應是有吸引力的，因為它們含有豐富的鐵作為金屬中心，無毒，易于微調，并且在室溫下存活。Zhang博士解釋說:“這正是為了安全廉價地生產藥物所需要的。但如果結果是你還產生了意想不到的其他類型的分子，它可能會產生安全問題或影響反應的效率。”

為了理解意想不到的化學反應，研究人員使用了一系列尖端技術來探索起作用的化學，包括由Zhang博士領導的先進計算方法。其他研究單位使用Mössbauer光譜學和x射線晶體學等技術在原子尺度上表征分子，并結合計算準確地繪制出精確的結構。

總的來說，研究小組的工作表明，雖然在許多情況下，環丙烷環是通過預定的血紅蛋白介導的二氧化碳反應形成的，但也發生了許多其他復雜和意想不到的反應。在某些情況下，計算方法揭示了罕見副反應的可能性，這些副反應需要比室溫反應中通?？捎玫母嗄芰?。在其他情況下，計算和觀察方法確定了可能發生環丙烷化的多種競爭途徑。

值得注意的是，另一種途徑導致了一種名為Mb-cIII的肌紅蛋白變體復合物的形成，這是研究小組最初在燒杯中發現的一種奇怪的綠色化合物。進一步的研究表明，Mb-cIII配合物自然地再生了原始反應中使用的血紅蛋白催化劑，使預期的環丙烷化反應繼續進行。

“我們發現的不是死胡同，而是一條彎路，這是一個跡象，表明這些重要的反應不是簡單和線性的，而是一個復雜的化學途徑網絡。”

Zhang博士說，該團隊能夠理清這些途徑并描述環丙烷化反應的全部復雜性，這將簡化未來對基于碳的反應和生物催化劑的重要研究。至關重要的是，它還顯示了使用計算和實驗方法來探索化學反應的價值，并確保在探索新化學時考慮到所有可能的副反應。

“作為科學家，我們需要保持開放的心態，如果你認為自己已經完全理解了這些過程是如何運作的，那么你就限制了發現新事物的機會。”

（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-5）