江南大学利用构象动力学工程方法提高脂肪酶的对映体选择性

本文转自x-mol
具有高对映体选择性的酶被广泛用来生产医药中间体，然而有些酶只在低温下表现出优秀的对映体选择性，随着温度的升高，对映体选择性逐渐降低。这严重降低了生产速率，增大了生产成本，阻碍了工业化应用。那么，如何使这些酶在室温等温和条件下仍然保持高对映体选择性呢？近日，江南大学刘立明教授团队以南极假丝酵母脂肪酶B（CALB）突变体EF5催化3-TBDMSO戊二酸酐生产(R )-3-TBDMSO戊二酸单甲酯（洛伐他汀药物中间体）为模式反应，利用构象动力学工程手段进行了深入研究。
研究发现，前期构建的CALB突变体EF5虽然在5 ℃下催化该反应对映体选择性（R-ee值）能够达到98.5%，但在30 ℃条件下R-ee值仅为8%。产物初始合成速率显示，温度升高，导致S 构象产物的合成速率大大增加，从而导致R-ee值降低。刘立明教授团队通过分析CALB构象动力学，发现在30 ℃下EF5的活性口袋和通道处的构象较5 ℃下发生明显增大，通过构象动力学工程识别两个关键位点（A281和D223），设计三个突变体（A281S, D223V, A281S/D223V），降低活性口袋和通道处在30 ℃下的构象动力学，显著提高了突变体D223V/A281S在30 ℃下的立体选择性（R-ee值>99%），(R )-3-TBDMSO戊二酸单甲酯的时空产率为107.54 g L−1 d−1。该研究成功利用酶的构象动力学工程提高CALB在室温等温和条件下的对映体选择性，为摆脱低温对酶工业化应用的限制提供了新的研究思路。

这一成果发表在ACS Catalysis（IF 10.614）杂志上，江南大学生物工程学院15级硕士研究生杨彬为论文第一作者。相关研究得到国家自然科学基金优秀青年基金（21422602）和江苏省333工程科研资助项目（BRA2016365）的资助。

该论文作者为：Bin Yang, Hongjiang Wang, Wei Song, Xiulai Chen, Jia Liu, Qiuling Luo, Liming Liu