【ACS Catal.】恥垢分枝桿菌來源的醯基轉移酶突變體使在水體系中發生對映選擇性醯基轉移化成為可能

2021-01-20 WeeChem微觀化

 

水解酶由於其廣泛的底物範圍以及高的立體選擇性和區域選擇性，在生物催化中有著特別的地位。這些良好的特性推進很多工業應用的發展，尤其是在對映體純產品的大規模生產上。當水解酶催化醯化反應時，需要有機溶劑代替水作為反應介質以避免同時發生水解反應，然而，有機溶劑的使用使得這類醯化反應違背了「綠色化學原則」。

    水體系中的酶促醯基轉移通常取決於複雜的酶系統（例如PKS硫酯酶），或者催化劑對其天然底物具有高度特異性，只有極少數在緩衝液中具有醯基轉移活性的酶被報導。因此，當鑑定出恥垢分枝桿菌的醯基轉移酶（MsAcT）相對於水性環境中的水解表現出更高的酯交換優先性時，該酶便迅速應用於許多生物催化轉化中，包括酯交換（醯化）形成醯胺，酯的過水解，酯水解和級聯反應等，這些反應全部是以水性緩衝液作為反應介質。據推測，與水分子相比，該酶更傾向於接受親核醇是由於其具有疏水性的進入通道，阻止了水分子進入類似的疏水性和限制性的活性位點。不幸的是，MsAcT顯示出較差的區域選擇性和立體選擇性，對映選擇性（E值）低於20，並且對於芳香族底物的活性特別低。


圖片來源：ACS Catal.


     近期，University of Graz的Wolfgang Kroutil課題組對MsAcT基於計算機的理性設計，設計並構建了一個單點突變體文庫，獲得活性良好的MsAcT突變體能夠轉化一些具有挑戰性的底物，且E值>200。


圖片來源：ACS Catal.


 此外，他們還利用理論設計的單點突變體結合實驗結果，設計了一組活性和選擇性更高的MsAcT雙突變體。


圖片來源：ACS Catal.


  總體而言，這項研究所獲得的MsAcT突變體作為一個工具箱，用於在水系統中對具有挑戰性的醇進行對映選擇性醯化，從而有效地替代了有機溶劑作為反應介質。


參考文獻：Variants of the Acyltransferase from Mycobacterium smegmatis Enable Enantioselective Acyl Transfer in Water

ACS Catal.

DOI: 10.1021/acscatal.0c02981

原文作者：Etta Jost, and Wolfgang Kroutil*et al.







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