生物大分子合成都需要耗酶吗

首页 > 政策法规 > 作者:YD1662023-10-28 19:34:14

2013年,Buhler课题组又报道了ADAME的酶法合成,通过构建烷烃单加氧酶AlkBGT和转氨酶(-TA)CV2025的双酶催化体系,用大肠杆菌进行全细胞催化,将月桂酸甲(DAME)转化为ADAME。

其中烷烃单加氧酶能够催化三步反应,除了DAME的整化及其进一步氧化生成0-我基月桂酸甲脂(ODAME),同时还生成过度氧化的副产物十二烷二酸甲醋:而w-TA催化ODAME最终生成ADAME,在此过程中以L-两氨酸作为氨基供体。

随后,该组又通过引入源自恶臭假单胞菌PseudomonasputidaGPol烷烃降解操纵子中的外膜蛋白AlkL提高了大肠杆菌对DAME的摄取能力,以及过表达枯草芽跑杆菌Bacillussubtilis来源的L-丙氨酸脱(AlaDH)实现了转反应辅底物L丙氨酸的再生,并通过表达非NAD(P)H依赖型的醇脱酶AlkJ促进了ODAME的形成,一定程度上降低了过度氧化的问题。

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但是,这个体系仍然存在一些问题有待解决,特别是用于催化释化反应的NADH依赖型烷烃单加氧酶AIkBGT会造成ODAME的过渡氧化生成十二烷二酸甲酷,而醇脱氯AlkJ的表达虽然缓解了这个问题带来的不良影响,但是没有从根本上解决问题。

此外AlaDH的催化效率不高,影响了转氨反应的顺利进行。2018年,Sung等利用醛还原酶(AHR)和-TA构成的平行反义两步级联将-整基脂肪酸转化为相应的-氨基脂肪酸。

大量转氨辅底物的添加及NAD(P)H再生循环的构建使该级联系统能以出色的转化率(85%)从200mM-基月桂酸(-OHDDA)形成170mMw-AmDDA。同年,Ahsan等为从DDA生产-AmDDA,开发了新型P450(CYP153A13)、AlkJ和-TA的级联反应。

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然而,由于将CYP153A13、氧化还原伴侣CamA/B、AlkJ和-TA分解为两种全细胞催化模块构建的双菌催化系统存在传质障碍,以及未对反应所需辅因子的供应进行优化,300gcDw/L高浓度的全细胞催化剂5h反应2MDDA产生0.6mM的AmDDA。

虽然,该课题组随后将CYP153A13与CYP102A1的NADPH依赖性还原醇域(NCP)构成合体简化了催化体系并实现了DDA到-AmDDA的全细胞催化。但由于辅因子供应的不平衡导致24h反应10mM底物仅合成1.48mM的w-AmDDA

总而言之,虽然国外已经有了一些尼龙12单体生物合成的相关研究,但是效率均较低,且目前还没有实现从头生物合成。

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多酶级联反应:

高价值化学品的有机合成通常是通过分步过程进行的多步反应,需要对每个步骤中产生的化合物进行分离和纯化。受活细胞中代谢途径包含多种酶的启发研究人员将两种及以上的酶进行组合构成多酶级联反应以进行化学品合成这种方法与传统化学合成相比有着明显的优势。例如,无需进行中间体的分离并最大限度地减少了废物的产生,克服可能的热力学障碍并避免中间体的抑制,从而提高了产品产量:显著减少处理所需时间和空间,从而降低了运营成本和能源消耗。近年来由于合成生物学、蛋白质工程、代谢工程和DNA测序技术的发展,多酶级联反应体系获得了快速发展。

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