天津工业生物所在理性设计胺脱氢酶合成(R)

　　(R)-3-氨基丁醇是一类重要的药物中间体，可用于合成第三代抗艾滋药物杜鲁特韦、抗肿瘤药物4-甲基环磷酰胺等药物分子。目前(R)-3-氨基丁醇主要通过化学法合成，存在环境不友好、产物手性较差以及反应条件较为苛刻等缺点。作为替代方案，胺脱氢酶可利用无机氨作为胺供体，不对称胺化合成手性胺醇，且副产物只有水分子。因此，开发生物酶法催化合成该类手性砌块受到研究者的青睐。 

　　中国科学院天津工业生物技术研究所/国家合成生物技术创新中心Reetz大师工作室孙周通研究员带领团队以嗜热脂肪地芽孢杆菌 (Geobacillus stearothermophilus) 来源的胺脱氢酶GsAmDH为研究对象，通过理性设计提高其对催化4-羟基-2-丁酮不对称还原胺化合成 (R)-3-氨基丁醇的活性。经三轮迭代设计，获得了活性有明显提高的优势突变体mh174。与起始酶相比，突变体mh174的催化效率（kcat/Km）提高了5倍左右，同时其热稳定性（Tm）维持在63 oC左右。随后利用该突变体的全细胞催化放大反应可将100 mM底物4-羟基-2-丁酮高效转化，转化率> 99%，(R)-ee > 99%，分离得率为90%。此外，通过对10种脂肪族和芳香族底物进行底物谱拓展研究，发现所有底物均可以转化为具有高ee值的手性产物。该研究表明工程化胺脱氢酶可作为合成高价值手性胺醇的有效手段，同时对同类酶的设计改造具有一定指导意义。 

　　该研究获得了国家自然科学基金等项目资助，相关成果发表于Catalysis Science &Technology期刊。中国科学技术大学与天津工业生物所联合培养硕士研究生明辉为论文第一作者，曲戈副研究员和孙周通研究员为论文共同通讯作者。 

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酶促不对称胺化还原反应（左）及活力迭代提升（右）示意图