發(fā)布日期：2018-10-18
非天然的d-氨基酸除了具有天然氨基酸的大部分功能外，還具有天然氨基酸所不具備的優(yōu)良性能，在藥物合成（醫(yī)藥和農(nóng)藥）、食品、化妝品等方面具有廣泛的用途。利用d-氨基酸脫氫酶可以以酮酸和銨鹽為原料通過(guò)還原氨化一步生成d-氨基酸。然而，d-氨基酸脫氫酶很少存在于自然界中，研究最多的是一類meso-二氨基庚二酸脫氫酶（DAPDH）。DAPDH及其突變體可以不對(duì)稱還原胺化2-酮酸生成對(duì)應(yīng)的d-氨基酸，如d-纈氨酸、d-亮氨酸、d-苯丙氨酸等。但是，DAPDH很難作用于一些大位阻的2-酮酸，如3,3-二甲基-2-氧代丁酸、苯乙醛酸和吲哚-3-丙酮酸。
中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員朱敦明、吳洽慶帶領(lǐng)的生物催化與綠色化工團(tuán)隊(duì)，在前期研究工作基礎(chǔ)上（Applied and Environmental Microbiology 2012，Applied and Environmental Microbiology 2013 和 ChemBioChem 2013），探索該類酶的分子機(jī)制并拓展其在d-氨基酸合成方面的應(yīng)用潛力，對(duì)來(lái)源于Symbiobacterium thermophilum的meso-二氨基庚二酸脫氫酶（StDAPDH）進(jìn)行半理性設(shè)計(jì)及飽和突變，獲得一株突變體W121L/H227I，不僅對(duì)大位阻2-酮酸底物展現(xiàn)出優(yōu)良的活性，成功合成了對(duì)應(yīng)的d-氨基酸（d-苯甘氨酸，d-色氨酸，d-叔亮氨酸），而且提高了對(duì)其他結(jié)構(gòu)2-酮酸的比活力。通過(guò)docking模擬，將底物與野生型和突變體進(jìn)行分子對(duì)接，發(fā)現(xiàn)突變之后的底物結(jié)合口袋發(fā)生了重塑，不僅可以容納這些大位阻底物，同時(shí)拉近了底物與輔酶之間的催化距離，使其獲得對(duì)大位阻底物的催化活性。這一結(jié)果為進(jìn)一步重塑底物結(jié)合口袋，獲得高活性的d-氨基酸脫氫酶以合成更具挑戰(zhàn)性的d-氨基酸提供了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果已發(fā)表于Catalysis Science & Technology。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（No.21778072）、天津市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（15PTCYSY00020和15PTGCCX00060）的支持。天津工生所博士研究生程新寬為論文的第一作者。
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院
