天津工生所建立基于氨基酸脫氫酶的β氨基酸合成新方法

　　手性胺是許多醫藥、農藥等精細化學品的重要結構單元。其中一些β-氨基酸不僅具有獨特的生物和藥理特性，同時也是合成許多生物活性分子的重要中間體，近年來手性β-氨基酸的合成受到了越來越多的關注并取得了相當大的進展。在諸多的手性胺合成方法中，以NH3為氨基供體的羰基化合物不對稱還原胺化反應具有很大的吸引力，因其反應的副產物是水，從原子經濟學和對環境影響的角度來看，均具有極大的優越性。然而，不對稱還原胺化反應仍然是有機合成中有待解決的難題，雖然基于α-氨基酸脫氫酶的α-酮酸的還原氨化已經成功應用于多種α-氨基酸的制備，但是直接還原胺化β-酮酸制備β-氨基酸的報道卻很少見。

　　近日，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員朱敦明和吳洽慶帶領的生物催化與綠色化工團隊通過蛋白質工程手段獲得了β-氨基酸脫氫酶，并應用于制備β-氨基酸。科研人員利用基因組挖掘方法獲得了來源于Candidatus Cloacamonas acidaminovorans的L-赤式-3,5-二氨基己酸脫氫酶(3,5-DAHDHcca)，該酶對(3S,5S)-二氨基己酸具有高活性和選擇性。通過底物結構域掃描突變文庫篩選方法，將底物特異性嚴格的3,5-DAHDHcca改造為β-氨基酸脫氫酶，該酶能將(R)-β-高甲硫氨酸活力提高200倍，并對(R)-β-苯丙氨酸、(S)-β-高酪氨酸、(S)-β-氨基丁酸、(S)-β-高賴氨酸及(R)-β-高絲氨酸具有活性。利用突變體酶在腈水解酶和脂肪酶協助下以β-酮腈化合物和β-酮酸酯為底物合成了(R)-β-高甲硫氨酸、(R)-β-苯丙氨酸及(S)-β-氨基丁酸，同時解決了β-酮酸的不穩定問題。這是首次利用氨基酸脫氫酶直接還原胺化β-酮酸制備β-氨基酸的報道，該研究成果為手性β-氨基酸合成提供了一條新的途徑。

　　該研究得到國家自然科學基金面上項目和科技部“973”項目的支持，相關研究成果與該團隊近期另一羰基還原酶研究成果發表在ACS Catalysis期刊。天津工生所張大龍為論文的第一作者。

基于氨基酸脫氫酶的β-氨基酸合成新方法