多組分反應（Multicomponent reaction），指的是將三種或更多不同的起始物在單一反應中結合，形成一個複雜的產物。這類反應能高效地增加分子的複雜度，在有機合成中具有重要價值，然而，在酶催化中卻很難實現這種轉化。因為酶的活性位點通常設計得非常精確，難以同時容納和處理多個不同的起始物，特別是當反應涉及多個自由基時更是如此。近年來，科學家已經開發出一種稱為「自由基排序」（radical sorting）的化學催化方法，這種方法能夠控制多個自由基的形成和反應順序，可用於各種有價值的合成轉化，但這類反應的產物無法具有高對映選擇性，因為自由基的立體化學控制本來就十分困難。除此之外，大部分研究中使用的依賴硫胺素的酶（thiamine-dependent enzymes）在自然狀態下，主要催化的是苯甲醯縮合反應（benzoin condensation），而不是研究者期望的三組分自由基反應。因此，開發一種能夠精確控制多個自由基，並具高度化學選擇性和立體選擇性的酶催化系統，對於合成化學家來說很有幫助。

近日，中國南京大學與廈門大學的研究團隊，成功開發了一種新型的酶催化系統，能夠高效實現三組分自由基反應。研究人員透過基因工程改造了一種叫PfBAL的酶，也就是引入了五項變異（T481L/A480G/Q113H/N283F/H26E），使其能夠突破原有限制。這種改良後的酶，與一種能被藍光激發的釕催化劑配合使用時，可以精確控制三種不同自由基的形成和反應順序。實驗證明，此系統能在溫和條件下，將普通的醛類、溴代酮類和烯烴轉化為高價值的掌性酮類化合物，產率最高達80%，且大多數產物具有極高的立體選擇性（33個例子中有24個達到97%以上的對映體過剩率）。研究團隊透過詳細的機制研究發現，酶中的其中一個氨基酸（H113）會幫助中間體脫去質子，促使下一步反應的發生；而另一個氨基酸（F283）則與光催化劑發生交互作用，進而穩定分子。研究人員表示，這些巧妙的設計使酶能夠精確控制多個自由基，實現高選擇性的化學轉化。