手性胺醇化合物是合成較多重要藥物的前體。目前,制備該類化合物主要通過傳統(tǒng)化學(xué)法和生物酶拆分法,前者依賴重金屬而后者轉(zhuǎn)化率有待提高。經(jīng)氨基酸脫氫酶(AADHs)定向進(jìn)化而來的胺脫氫酶(AmDHs)能夠以廉價的氨作為氨基供體,不對稱還原胺化潛手性羥酮生成手性胺醇化合物,理論轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%,且副產(chǎn)物只有水,是理想的綠色合成途徑。如何快速挖掘獲得高性能AmDHs是綠色生物合成手性胺醇領(lǐng)域面臨的難題。
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物所研究員孫周通帶領(lǐng)的酶分子工程與工業(yè)生物催化研究團(tuán)隊,通過基因挖掘技術(shù),從AADHs同源序列出發(fā),基于進(jìn)化樹分析,從不同進(jìn)化分枝選取目標(biāo)序列,經(jīng)定點突變獲得一系列新穎AmDHs。酶學(xué)性能表征及底物譜評估表明,新發(fā)現(xiàn)的酶可高效催化1-羥基-2-丁酮為(S)-2-氨基-1-丁醇(ee值>99%;轉(zhuǎn)化率19~99%),同時可實現(xiàn)一系列α-羥基酮化合物的不對稱還原胺化,生成對應(yīng)的(S)-胺醇產(chǎn)物(ee值>99%)。該研究所發(fā)現(xiàn)的新穎AmDH可實現(xiàn)對β-羥基酮化合物的不對稱還原胺化生成(R)-胺醇產(chǎn)物(ee值>99%)。該工作開發(fā)的高效生物催化劑生物合成技術(shù)為工業(yè)化生產(chǎn)手性胺醇化合物提供了重要技術(shù)支撐。
研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等的資助,相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Catalysis Science & Technology上。天津工生所碩士研究生王紅月、副研究員曲戈,天津工生所/天津大學(xué)客座博士研究生李軍寬為論文共同第一作者,孫周通為論文通訊作者。
論文鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/CY/D0CY01373K#!divAbstract
胺脫氫酶不對稱合成手性胺醇化合物
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