一、ω-转氨酶的介绍

ω-转氨酶属于转移酶类,同其他的转氨酶类一样,是催化一个氨基与酮基互换的过程.大部分情况下ω-转氨酶是指一类酶,只要在某个酶催化的转氨反应中,反应的底物或产物中不含有α-氨基酸,就可以称该酶为ω-转氨酶^[1].ω-转氨酶催化氨基供体与氨基受体底物之间的转氨反应（乒兵机制）,能够在温和条件下拆分伯胺消旋体或者催化合适前手性底物羰基上的不对称加氨,且无外辅因子循环.用ω-转氨酶来生产光学纯的手性胺和非天然氨基酸,可以避免传统化学法的高压高温高能耗高污染,是符合绿色生产理念的先进生物制造^[4] .

在转氨反应中,氨基供体首先和PLP共价结合形成磷酸吡多胺（PMP）,随后PMP把氨基转移给含有羰基的氨基受体,由此完成转氨反应和辅酶的循环.而对于ω-转氨酶高级结构的研究,目前国内和国外仍然不多.主要就是通过对纯酶的单晶进行X 衍射,得到酶结构的基本参数,目前已经分析过的酶来自Chromobacterium violaceum、Vibrio fluvialis、Mesorhizobiumsp.strain LUK^[5].

二、ω-转氨酶在生物催化中的应用及研究意义

手性胺是合成许多手性药物的重要中间体,也是含氨基的光学纯药物的主要成分.神经类药物、心血管药物、抗高血压药物、抗感染药物及疫苗等都是以手性胺作为中间体的.而抗糖尿病新药Januvia的主要成分西他列汀是Ｒ-型丁二胺。在手性胺的合成中两者同样重要^[2].

ω-转氨酶还可用来制备β-氨基酸,β-氨基酸是许多天然药物与合成药物的砌块,包括抗体、酶抑制剂、模拟酶.到目前为止,生物催化法制备手性氨基酸最成功的例子是L-高苯丙氨酸的制备.L-高苯丙氨酸是制备血管紧张素转换酶(ACE) 抑制剂药物的重要原料.L-高苯丙氨酸是目前世界上约20 种抗高血压新药的共同中间体^[3].ω-转氨酶在手性拆分消旋胺或制备光学纯胺上有着重要的应用前景.虽然早在50年前,ω-转氨酶就已经被人们所发现,但是它们在化学上的应用进展却十分缓慢.历史上具有里程碑意义的首次将转氨酶用在有机合成上的人是Celgene,他将ω-转氨酶用于手性拆分消旋胺得到光学纯的胺,并且实现了在2.5msup3;的容器内实现生物催化反应.生物催化制备手性胺有两种途径：①酶催化拆分外消旋胺；②酶催化不对称合成手性胺.由同一种酶通过这两种途径催化可得到两种光学对映体^[6].

鉴于以上ω-转氨酶在这番方面的应用,我们需要开展将ω-转氨酶应用于生物催化的研宄.严格的立体选择性和底物特性是酶区别于化学催化剂的关键特性，获得特定立体选择性和底物特性的酶，是后续研宄改造和工业应用的重要基础^[7].

三、筛选方法

目前很多的ω－转氨酶的筛选是以苯乙酮或者苯乙胺为模式底物进行的,选择苯乙酮为底物的主要原因是: ①苯乙酮、α-苯乙胺是一种简单且极具代表性的合成砌块；②芳香族的转氨是比较难进行的反应，物质的水溶性、反应平衡常数等因素都会限制反应进行；③如果苯乙酮催化转氨可以进行，那么很多底物都可以反应；④易于检测，无需进行柱前衍生化，提高了效率.传统筛选获得ω－转氨酶的方法操作简单、成本低，但是周期长、效率低，因此最近Kwon 等将体外酶蛋白合成的新方法用于筛选ω-转氨酶，这种方法简化了酶的生产，节省了大量的时间^[8].

近年来，国内外已经建立了几种对转氨酶的筛选方法,筛选对氨基受体的检测方法包括：（一）使用苄胺作为氨供体，通过高效液相色谱法或分光光度法对苯乙酮进行检测；（二）以丙氨酸为供体进行酚红试验，联合乳酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶系统。（三）使用邻苯二甲胺作为氨供体，转换醛环得到异吲哚和经过聚合形成黑色沉淀.更重要的是，在这个异吲哚聚合筛选中没有额外的酶是需要去降低成本的，并且检测可以应用于多孔板以及固相体^[9].