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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

2023-12-14 来源:亚科官网

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




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