利用太阳能等可再生能源将二氧化碳转化并资源化是应对和解决气候变化和化石燃料消耗的重要手段之一。自然界中的天然金属酶具有将二氧化碳还原为一氧化碳的高活性和高选择性，且作用条件温和。然而天然蛋白酶的高分子量与复杂结构使其难以得到充分的机理研究和实际应用。近年来，人工设计、改造金属蛋白酶以实现光催化二氧化碳还原得到了初步的发展，然而同时提高人工酶的活性和产物选择性仍是非常大的挑战。

近日，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的陆艺教授团队将肌红蛋白与钴卟啉进行重组（CoMb），构建了与光敏剂和牺牲电子供体一体的蓝光催化二氧化碳还原为一氧化碳的光催化体系。相较于其它基于人工金属酶的光催化体系，该体系的二氧化碳转化率和产物选择性具有显著的提高。

在二氧化碳的催化还原反应中，往往伴随着将氢离子还原为氢气的竞争反应。该团队发现在优化的反应条件下，基于CoMb的光催化体系可以实现将近80%的产物选择性。在优化反应条件的过程中，作者发现调节金属酶与光敏剂的相对浓度对实现高产物选择性起到至关重要的作用。提高金属酶的相对含量可以有效地抑制由光敏剂催化的氢离子还原反应并促进电子从光敏剂到金属酶的迅速转移。

值得一提的是，作者对CoMb的活性部位进行改造，运用定点诱变引入支链带有正电荷的精氨酸和赖氨酸，通过电荷作用来稳定活化的二氧化碳分子。该方法将二氧化碳转化率提高近一倍的同时维持着较高的产物选择性。该工作是人工改造金属蛋白酶用以催化二氧化碳还原的又一重要进展，为实现碳中和提供了绿色有效的新途径。