今天是:

教學科研

您現在的位置: 首頁 >> 專題 >> 教學科研

周哲敏教授團隊在ACS catalysis發表酶法催化L-穀氨酸合成L-2-氨基丁酸的研究成果

發佈日期:2020-11-17  來源:生物工程學院   作者:韓來闖,郭軍玲 審核:劉延峯

近日我校生物工程學院周哲敏教授團隊在L-2-氨基丁酸的生物製備方面取得突破,成功用L-穀氨酸為原料合成L-2-氨基丁酸。研究成果“Enzymatic biosynthesis of L-2-aminobutyric acid by glutamate mutase coupled with L-aspartate-β-decarboxylase using L-glutamate as the sole substrate”發表於《ACS catalysis》(DOI:10.1021/acscatal.0c04141)。

L-2-氨基丁酸(L-ABA)是一種非天然氨基酸,作為一種重要的藥物合成中間體,是多種高附加值藥物的關鍵手性切塊。由於L-ABA製備成本高,導致相應的藥物價格昂貴。L-ABA的化學合成環境污染大,且手性分離十分困難。L-蘇氨酸經脱氫、氨化及轉氨作用,可三步酶法催化合成L-ABA。但是,該方法過程複雜,需要氨基供體、控制反應平衡及額外的輔酶(NADH)再生系統,並且會產生大量的副產物。這些缺陷使L-2-氨基丁酸的製備成本居高不下。而L-穀氨酸(L-Glu)只需脱去γ位羧基,便可生成L-ABA,因此,L-Glu是生產L-ABA的理想原料。但是,無論是化學催化法還是生物酶法,尚未見L-Glu脱去γ位羧基的報道。

為實現L-Glu中γ位羧基的去除,本研究提出利用穀氨酸變位酶(glutamate mutase,GM)和天冬氨酸β-脱羧酶(L-aspartate-β-decarboxylase,Asd)級聯催化L-Glu合成L-ABA的新途徑:GM首先將L-Glu轉化為L-3-甲基-天冬氨酸(L-3-Met-Asp),再由Asd通過β-脱羧生成L-ABA。雖然GM可以將L-Glu轉化成L-3-Met-Asp,然而由於Asd嚴格的底物選擇性特點,無法轉化L-3-Met-Asp生成L-ABA。課題組以一種高活性Asd為原始酶,經同源建模及結構分析,首先對底物通道進行改造,獲取對L-3-Met-Asp具有催化能力的突變體K18A;在此基礎上通過活性中心周圍的位點改造,獲得了催化活力進一步提升的突變體K18A/V287I。最終,利用GM與Asd的突變體K18A/V287I級聯催化,成功實現將L-Glu轉化為L-ABA,轉化率達到98.9%。本研究成果不僅建立了從L-Glu到L-ABA的酶法合成的新途徑,展現了巨大的應用前景,也為非天然氨基酸的酶法合成途徑提供了新的思路。

周哲敏教授為該論文的通訊作者,江南大學16級博士生劉宇鋒和20級博士後韓來闖為該論文的共同第一作者。上述研究工作得到了國際科技合作創新重點項目(2017YFE0129600)、國家自然科學基金(21878125)、江蘇省自然科學基金(BK20181206)等項目的資助。


酶法催化L-穀氨酸合成L-2-氨基丁酸的理性設計

閲讀( (編輯:王能文)

    點擊排行| 精華推薦

技術支持:信息化建設與管理中心

校內備案號:JW備170083

地址:江蘇省無錫市蠡湖大道1800號

郵編:214122

聯繫電話:0510-85326517

服務郵箱:xck@jiangnan.edu.cn