【ACS Catal.】计算设计ω-转氨酶不对称合成大分子胺

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ω-转氨酶（ω-TA）是前手性酮不对称合成手性胺的一种生物催化剂。然而，ω-TAs的底物范围通常是有限的，这是由于其活性位点的空间位阻所致。

图片来源：ACS Catal.

 

 近期，荷兰格罗宁根大学Dick B. Janssen组报道了一种利用计算设计的蛋白质工程策略，以扩大Pseudomonas jessenii中的（S）选择性ω-TA（PjTA-R6）的底物范围，从而生产大量手性胺。PjTA-R6因其热稳定性、对有机溶剂的耐受性以及可接受高浓度异丙胺作为氨基供体而在应用生物催化中具有吸引力。由于PjTA-R6对本研究中目标的六种双环或大位阻胺的合成没有检测到活性，于是通过蛋白质工程对其进行理性设计获得有益突变体。


图片来源：ACS Catal.

 

通过计算方法建了六个包含7-18个突变体的小型文库，并进行了酮-胺转化试验。在每个文库中，绝大多数突变体都表现出所需的活性，在40种不同的突变体中，有38种ee值>99%的目标胺产率较高。这表明PjTA突变体的底物范围和对映选择性可以通过计算机进行高精度的预测。

图片来源：ACS Catal.

 

单突变体W58G在合成五种结构相似的含有吲哚和四氢萘的大分子胺时表现出最好的活性。另一种大分子胺1-苯基丁胺的最佳突变体是三突变体W58M+F86L+R417L，表明Trp58是PjTA-R6重新设计的大结合袋中的关键残基。

图片来源：ACS Catal.

 

两个最佳突变体的晶体结构证实了计算预测的结构。结果表明，计算设计是快速扩大ω-TAs底物范围以制备对映体纯大分子胺的有效方法。

图片来源：ACS Catal.

 


参考文献：Computational Redesign of an ω‑Transaminase from Pseudomonas jessenii for Asymmetric Synthesis of Enantiopure Bulky Amines

ACS Catal. 2021, 11, 10733−10747

原文作者：Qinglong Meng, Carlos Ramirez-Palacios, Nikolas Capra, Mattijs E. Hooghwinkel, Sebastian Thallmair, Henriëtte J. Rozeboom, Andy-Mark W. H.Thunnissen, Hein J. Wijma, Siewert J. Marrink, and Dick B. Janssen*


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