材化学院章鹏飞教授团队 王安明在ACS Sustainable Chem. Eng.发表生物正交交联酶 研究成果

来源 : 材化学院     作者 : 李慧敏     时间 : 2020-04-16     

日前,材料与化学化工学院王安明为通讯作者在ACS Sustainable Chem. Eng.发表关于非天然氨基酸定位的生物正交交联酶研究成果。他们通过使用非天然氨基酸多点掺入修饰改造酶蛋白,并利用无铜点击反应快速和精准制备生物正交交联酶,该型交联酶在催化合成克唑替尼手性侧链中展现了较好的催化活性和批次反应的稳定性。研究成果以“Rapidly and Precisely Crosslinked Enzymes using Bio-orthogonal Chemistry from Cell Lysate for the Synthesis of (S)-1-(2,6-Dichloro-3-fluorophenyl) ethanol”为题,于近期发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering (DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c00987)。

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绿色、可持续和高效的交联酶制备策略与手性催化应用


在传统共价固定中,当使用交联剂如戊二醛时因无法控制的随机反应和有害连接,这可能会导致酶构象变化并由于破坏和掩埋的活性位点而降低酶的活性。因此,关于多点共价固定化和交联酶聚集体,如何精准控制酶和载体之间的精准共价键数目、连接位点位置以及连接方式,一直是工业生物催化领域的难题。非天然氨基酸的掺入修饰为这一问题的突破提供了希望。

课题组结合生物信息学分析,在远离酶蛋白的活性中心选取了固定化或交联位点,通过定点突变和密码子扩展将具有反应基团的非天然氨基酸掺入酶蛋白的多肽链,如此携有反应性基团的非天然氨基酸可修饰在特定位点,籍此以很好地控制酶交联或固定的方向和位置;同时,使用了一种基因组工程改造的宿主菌MG1655表达非天然氨基酸修饰的酶蛋白,酶蛋白表达量接近野生型表达量,从而为工业生物催化提供了较好的基础。在细胞破碎液中加入双功能环辛炔小分子试剂,快速实现了酶蛋白分子间交联并直接得到性能优异的交联酶,无需像传统方法那样需要有机溶剂或硫酸铵分级沉淀酶蛋白,绿色环保和节能高效。该交联聚集体批次催化合成克唑替尼手性侧链(S)-2,6-二氯-3-氟苯乙醇中,展现了较好的重复使用稳定性,相关成果亦已申请专利。

该项研究得到了国家自然科学基金项目、浙江省科技厅重点研发项目、浙江省自然科学基金项目等资助。