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天津工业生物所在柠檬烯环氧水解酶立体选择性催化机制研究方面取得新进展
  发布时间:2017-12-18    供稿部门:酶分子工程与工业生物催化实验室

  环氧水解酶广泛分布于微生物和植物中,其生物学功能主要包括天然产物合成、有毒环氧化合物的降解以及参与信号转导等。目前主要用于有机化学和生物催化中不对称合成相应的高值手性二醇化合物。 

  中科院天津工业生物技术研究所孙周通研究员前期采用柠檬烯环氧水解酶(LEH)为模式酶,以不对称催化1,2-环氧己烷合成手性1,2-环己二醇为模式反应进行定向进化方法学研究,分别通过单密码子饱和突变(Sun et al., Angew. Chem. Int. Edit, 2015, 54, 12410-12415.)和三密码子饱和突变策略(Sun et al., ACS Catalysis, 2016, 1590-1597.)对其催化口袋进行定向设计与改造,成功的获得了立体选择性提高和反转的突变体SZ348SZ338SZ529。同时,发现这些优良突变体均丧失了对1,2-环氧五烷的催化能力,进一步对原始突变体进行了针对1,2-环氧五烷的定向改造筛选,结合迭代饱和突变策略,获得了对1,2-环氧五烷具有催化能力的突变体SZ719,同时保留了对1,2-环氧己烷的催化活力。基于此,孙周通研究员带领酶分子工程与工业生物催化研究团队与德国马普煤炭所/天津工业生物所Manfred T. Reetz教授、中科院上海有机化学研究所周佳海研究员和瑞士联邦理工学院(洛桑)袁曙光博士合作,对获得的系列突变体进行了晶体结构解析和计算分析,成功的解析了相关突变体对不同底物的特异选择性和立体选择性催化的分子机制,为LEH及相关工业用酶针对特异底物和不对称催化的定向设计改造提供了重要的理论基础。 

  相关研究结果近日已在线发表于Journal of the American Chemical Society,天津工业生物所孙周通研究员和上海有机化学所吴联助理研究员为论文共同第一作者,德国马普煤炭所/天津工业生物所Manfred T. Reetz教授、上海有机化学所周佳海研究员和瑞士联邦理工学院(洛桑)袁曙光博士为共同通讯作者。该研究得到中科百人计划项目资助。 

  文章链接 

LEH突变体立体选择性催化机制示意图 

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