中国科学院天津工业生物技术研究所朱敦明＆吴洽庆研究团队通过半理性改造实现了ω-转氨酶对大位阻β-氨基酸酯的不对称合成，并发现了一种由底物结构所造成的酶立体选择性翻转的现象，为调控转氨酶的立体选择性提供了新的思路。

由于野生型转氨酶的活性口袋较窄小，限制了转氨酶在大位阻手性氨合成中的应用。因此，通过改造提高转氨酶对大位阻底物的催化效率和立体选择性具有重要的研究和应用价值。

中国科学院天津工业生物技术研究所朱敦明、吴洽庆研究员所带领的生物催化与绿色化工团队，在前期工作中发现了一种来源于Burkholderia vietnamiensis G4中的S立体选择性ω-转氨酶HBV，该酶是少有的对小位阻β-酮酸酯具有活性的野生酶。研究团队采用半理性设计改造策略，经过5轮迭代饱和突变，获得突变体HBV_MIII，实现了对大位阻脂肪族β-氨基酸酯的不对称合成（d或l构型产物，ee值82-97%）。此外，在研究过程中发现突变体HBV_MIII对支链脂肪族β-酮酯底物展现出与酶立体选择性相反的手性控制（d构型产物，ee值97%）。通过分子动力学模拟，发现由于支链取代基团的空间位阻效应导致了底物在酶的底物结合口袋内发生了翻转，使得酶对直链和支链β-酮酯底物具有相反的立体选择性。

这项工作为手性β-氨基酸的不对称合成提供了新的工具，也为将S立体选择性转氨酶改造为R立体选择性转氨酶提供了新的思路，弥补了R立体选择性转氨酶数量偏少的缺陷。

论文信息：

Improving Catalytic Activity and Reversing Enantio-Specificity of ω-Transaminase by Semi-Rational Engineering en Route to Chiral Bulky β-Amino Esters

Yingang Wang, Prof. Jinhui Feng, Wenyue Dong, Prof. Xi Chen, Prof. Peiyuan Yao, Prof. Qiaqing Wu, Prof. Dunming Zhu

文章的第一作者为博士研究生王寅刚

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202100503

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