酶催化具有高效、高选择性和环境友好等优势，吸引着化学家将生物催化反应应用于合成路线的设计。然而，许多合成化学中重要的反应没有相应的酶催化转化，激发了扩展酶催化反应类型的巨大需求。

有机催化领域中，不对称胺催化通过使用催化量的手性胺化合物，将羰基化合物活化为亚胺离子或烯胺中间体参与反应，是实现羰基化合物的不对称反应的重要方法。受到有机胺催化的启发，近日，北京大学深圳研究生院项征团队发展了一种新型人工酶，利用遗传密码子拓展技术，将含D-脯氨酸侧链的非天然氨基酸DProK引入到模板蛋白中，结合酶的定向进化，将逆向醛缩酶“重塑”为以二级胺为催化中心的人工酶，实现了肉桂醛类化合物的高对映选择性和非对映选择性环丙烷化反应（图1）。

作者首先优化了非天然氨基酸DProK的插入效率，然后分别在模板酶RA95.5-8活性位点周围的9个位点引入DProK，以肉桂醛1与溴代硝基甲烷2作为双分子环丙烷化反应的模板底物，反应均获得非对映异构体3a，3b和3c的混合物，其中将DProK引入在81位可以得到第一代人工酶M1，其催化活性和对映选择性较优（图2）。

以M1为基础，作者通过四轮迭代突变（图3），最终获得优异的突变体M5（S81DProK/L231D/L159H/L210T/V208I），实现产物3a的高对映选择性（>99:1 e.r.）和非对映选择性（90:10:0 d.r.）生成，并推测Asp231, His159和Thr210协同促进中间体B去质子而发生差向异构化生成产物3a。

在优化条件下，作者对α, β不饱和醛底物的适用范围进行了考察，结果表明，反应对在苯基邻位和间位取代的肉桂醛具有很好的结果（高达>99:1 e.r.和96:4:0 d.r.）。

综上，项征团队结合遗传密码子扩展技术和定向进化构建了以二级胺为催化基团的人工酶，实现高对映选择性和非对映选择性催化环丙烷化反应。该项工作展示了遗传密码子拓展在人工酶设计方面的应用潜力，拓展了酶催化非天然反应类型。