ω-轉氨酶研究取得新進展
日期：2014-11-03 09:03:09
手性胺和非天然氨基酸被廣泛應用于醫藥、精細化學品、化妝品、食品和農業等眾多領域。ω-轉氨酶能夠拆分伯胺消旋體和催化前手性羰基底物的不對稱加氨，催化條件溫和，反應無需額外的輔酶循環，且具有較高的催化速率和立體選擇性，有利于實現手性胺類化合物的綠色生產。
中國科學院天津工業生物技術研究所朱敦明研究員和吳洽慶研究員帶領的生物催化反應機理及應用團隊針對新ω-轉氨酶的生物催化進行了一系列的研究。從基因數據庫中篩選鑒定出一種新的(S)立體選擇性ω-轉氨酶（(S)-TA）和五種新的(R)立體選擇性ω-轉氨酶（(R)-TA），并測定了其酶學性質，進行了水相和有機相催化應用試驗。
來自Burkholderia vietnamiensis的(S)立體選擇性ω-轉氨酶（HBV）具有廣泛的底物譜。以乙醛酸為氨基受體，HBV可拆分獲得多種光學純的(R)構型手性胺，包括：(R)-α-苯乙胺、(R)-1-苯丙胺、(R)-4-苯基-2-丁胺和(R)-α-四氫萘胺（ee值均大于99%）。與文獻報道的只能以β-酮酸為底物合成β-氨基酸的ω-轉氨酶不同，HBV能夠以β-酮酸酯（如β-丁酮酸乙酯和β-戊酮酸乙酯）為底物不對稱胺化生成β-氨基酸酯，繞過了β-酮酸不穩定這一難題，提供了一條ω-轉氨酶催化生產β-氨基酸的新路徑。
五種新的(R)立體選擇性ω-轉氨酶（HFO、HNH、HTA、HTR和HTV）分別來自Fusarium oxysporum，Nectria haematococca，Trichoderma atroviride，Trichoderma reesei 和Trichoderma virens。這五種 (R)-TA對丙酮酸、2-丁酮酸、2-戊酮酸、巰基丙酮酸、乙酰乙酸乙酯、β-戊酮酸乙酯和4-戊酮酸等酮酸和酮酯都具有顯著活性，所得產物為相應的非天然氨基酸或酯類，其ee值均大于99%。
高立體選擇性是酶進行不對稱催化的特性，ω-轉氨酶具有生產光學純手性胺和非天然氨基酸的工業應用潛力。兩種不同立體選擇性ω-轉氨酶的獲得，豐富了現有的ω-轉氨酶資源，特別是增加了可供使用的稀有(R)-TA數量，為ω-轉氨酶生物催化的后續研究和工業應用奠定了堅實的基礎。
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