近期，江南大學(xué)生物工程學(xué)院周哲敏教授團隊在綠色合成L-丙氨酸方面取得重要進展，研究成果“Biosynthesis of L-alanine from cis-butenedioic anhydride catalyzed by a triple-enzyme cascade via a genetically modified strain”正式發(fā)表于Green Chemistry （IF=10.182）（https://doi.org/10.1039/D1GC02244J）。

 

　　L-丙氨酸是生產(chǎn)維生素B6和氧氟沙星、依那普利等多種藥物的重要原料。雖然發(fā)酵法生產(chǎn)L-丙氨酸是一種經(jīng)濟的方法，但產(chǎn)品的手性純度為99.5%，且發(fā)酵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物多導(dǎo)致提純困難，不能很好地滿足制藥前體的要求。由酶法生產(chǎn)L-丙氨酸不僅可以得到光學(xué)純度較高的單一產(chǎn)品，而且提純簡單，目前工業(yè)上酶法生產(chǎn)主要通過催化L-天冬氨酸或延胡索酸獲得。

 

　　周哲敏教授團隊探索了一種具有良好前景的多酶系統(tǒng)構(gòu)建和應(yīng)用策略，以及一種低成本、高效率的L-丙氨酸工業(yè)化生產(chǎn)工藝。以馬來酸酐為原料，溶解于水中形成的馬來酸分別在馬來酸異構(gòu)酶、天冬氨酸酶和天冬氨酸β脫羧酶的催化下，轉(zhuǎn)化為L-丙氨酸。通過對關(guān)鍵酶的篩選、重組酶的表達優(yōu)化和宿主細胞的基因修飾，獲得了由宿主細胞基因組酶和兩種重組酶組成的三酶系統(tǒng)。同時，開發(fā)了L-丙氨酸生產(chǎn)的綠色工藝：由三酶系統(tǒng)催化合成高濃度的L-丙氨酸，用馬來酸滴定法沉淀L-丙氨酸，沉降后的上清溶液循環(huán)用于下一批全細胞催化。該工藝的成本效益可與目前工業(yè)上 L-丙氨酸的生產(chǎn)相媲美，而且產(chǎn)品L-丙氨酸的光學(xué)純度高，非常適合作為藥物前體。該研究結(jié)果不僅建立了順丁烯二酸酐生產(chǎn)L-丙氨酸的綠色生產(chǎn)新工藝，而且為多酶級聯(lián)催化提供了一種兼顧催化能力和細胞生長負荷的有前途的策略。

 

　　周哲敏教授和劉中美教授為該論文的共同通訊作者，生物工程學(xué)院19級碩士生崔睿智為該論文第一作者。上述研究工作得到了國際科技合作創(chuàng)新重點項目（2021YFC2100900, 2017YFE0129600）、國家自然科學(xué)基金（21878125）等項目的資助。