發布日期：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良性能，在藥物合成（醫藥和農藥）、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稱還原胺化2-酮酸生成對應的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。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所研究員朱敦明、吳洽慶帶領的生物催化與綠色化工團隊，在前期研究工作基礎上（Applied and Environmental Microbiology 2012，Applied and Environmental Microbiology 2013 和 ChemBioChem 2013），探索該類酶的分子機制并拓展其在d-氨基酸合成方面的應用潛力，對來源于Symbiobacterium thermophilum的meso-二氨基庚二酸脫氫酶（StDAPDH）進行半理性設計及飽和突變，獲得一株突變體W121L/H227I，不僅對大位阻2-酮酸底物展現出優良的活性，成功合成了對應的d-氨基酸（d-苯甘氨酸，d-色氨酸，d-叔亮氨酸），而且提高了對其他結構2-酮酸的比活力。通過docking模擬，將底物與野生型和突變體進行分子對接，發現突變之后的底物結合口袋發生了重塑，不僅可以容納這些大位阻底物，同時拉近了底物與輔酶之間的催化距離，使其獲得對大位阻底物的催化活性。這一結果為進一步重塑底物結合口袋，獲得高活性的d-氨基酸脫氫酶以合成更具挑戰性的d-氨基酸提供了基礎。相關研究成果已發表于Catalysis Science & Technology。

　　該研究工作得到國家自然科學基金（No.21778072）、天津市科學技術委員會（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。

來源：中國科學院