利用易错PCR法定向进化ω-转氨酶文献综述
2020-06-23 20:51:23
转氨酶 (EC 2.6.1.X) 又叫氨基转移酶,是一种以磷酸吡哆醛 (PLP) 为辅酶,能够将氨基供体的氨基基团转移至氨基受体羰基位置的生物催化剂。
根据转氨酶作用的底物,转氨酶可以分为α-转氨酶和ω-转氨酶两大类,与α-转氨酶不同,ω-转氨酶催化的两个底物,至少有一个为非α-酮酸或者α-氨基酸。
这两种转氨酶中ω-转氨酶能够通过手性拆分或者不对称合成的方法催化合成光学纯的手性胺类化合物和非天然氨基酸。
由于医药和农药工业中,大约有40%的生物活性物质都含有手性胺结构,因此,ω-转氨酶在有机合成中是一种非常重要的生物催化剂。
根据ω-转氨酶作用底物的立体构型,可将ω-转氨酶分为 (S)-ω-转氨酶和 (R)-ω-转氨酶。
(S)-ω-转氨酶作用于 (S)-型底物,(R)-ω-转氨酶作用于 (R)-型底物。
文献报道较多的是 (S)-ω-转氨酶,其中研究最广泛、最透彻的是来自河流弧菌Vibrio fluvialis JS17 的ω-转氨酶,该酶有两个底物结合口袋,大口袋能够接受底物的苯环或者羧基基团,小口袋对大于乙基的基团具有严格的空间位阻效应,由于小口袋限制,大大缩小了其应用范围,而Nobili 等通过分子改造扩大了这个酶的小口袋。
与 (S)-ω-转氨酶相比,(R)-ω-转氨酶的数量屈指可数,直到2010 年,Houml;hne 等通过生物信息学分析,根据两个Motif 对6 000 多条标注为”L-分支链氨基酸转移酶”氨基酸序列进行逐条分析,最终获得了21 条可能的 (R)-ω-转氨酶序列,实验确定其中17 条为 (R)-ω-转氨酶,再后来在实验室将两个Motif 合并,又成功挖掘出5 个 (R)-ω-转氨酶,(R)-ω-转氨酶才逐步丰富起来。
文献中ω-转氨酶的应用开端于1990年,Celgene 公司实现了ω-转氨酶催化手性胺类化合物的拆分,这项研究极大地促进了ω-转氨酶的研究。
在过去的20 多年中,ω-转氨酶催化合成手性胺类化合物及非天然氨基酸的研究广受关注并取得了巨大的进展。