江南大学利用构象动力学工程方法提高脂肪酶的对映体选择性

具有高对映体选择性的酶被广泛用来生产医药中间体，然而有些酶只在低温下表现出优秀的对映体选择性，随着温度的升高，对映体选择性逐渐降低。这严重降低了生产速率，增大了生产成本，阻碍了工业化应用。那么，如何使这些酶在室温等温和条件下仍然保持高对映体选择性呢？近日，江南大学刘立明教授团队以南极假丝酵母脂肪酶B（CALB）突变体EF5催化3-TBDMSO戊二酸酐生产(R )-3-TBDMSO戊二酸单甲酯（洛伐他汀药物中间体）为模式反应，利用构象动力学工程手段进行了深入研究。

研究发现，前期构建的CALB突变体EF5虽然在5 ℃下催化该反应对映体选择性（R-ee值）能够达到98.5%，但在30 ℃条件下R-ee值仅为8%。产物初始合成速率显示，温度升高，导致S 构象产物的合成速率大大增加，从而导致R-ee值降低。刘立明教授团队通过分析CALB构象动力学，发现在30 ℃下EF5的活性口袋和通道处的构象较5 ℃下发生明显增大，通过构象动力学工程识别两个关键位点（A281和D223），设计三个突变体（A281S, D223V, A281S/D223V），降低活性口袋和通道处在30 ℃下的构象动力学，显著提高了突变体D223V/A281S在30 ℃下的立体选择性（R-ee值>99%），(R )-3-TBDMSO戊二酸单甲酯的时空产率为107.54 g L⁻¹ d⁻¹。该研究成功利用酶的构象动力学工程提高CALB在室温等温和条件下的对映体选择性，为摆脱低温对酶工业化应用的限制提供了新的研究思路。

这一成果发表在ACS Catalysis（IF 10.614）杂志上，江南大学生物工程学院15级硕士研究生杨彬为论文第一作者。相关研究得到国家自然科学基金优秀青年基金（21422602）和江苏省333工程科研资助项目（BRA2016365）的资助。

该论文作者为：Bin Yang, Hongjiang Wang, Wei Song, Xiulai Chen, Jia Liu, Qiuling Luo, Liming Liu

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Engineering of the Conformational Dynamics of Lipase To Increase Enantioselectivity

ACS Catal., 2017, 7, 7593-7599, DOI: 10.1021/acscatal.7b02404

刘立明教授简介

刘立明，博士，教授，博士生导师。2006年在江南大学获发酵工程博士学位。以第一或通讯作者在Chem Rev, ACS Catal，Metab Eng, Biotech Bioeng, Appl Environ Microbiol 等生化工程主流学术期刊上发表SCI论文100余篇。刘立明教授带领的微生物制造工程课题组通过创建新一代工业菌株和性能先进的酶制剂（用于生产医药中间体和氨基酸衍生产品），以提升生物制造过程的效能，实现精细化学品和医药中间体的低成本制造，成果应用于日本味之素、安徽丰原、河北精晶等国内外知名企业。是全国优秀博士论文获得者、中组部青年拔尖人才支持计划人选、国家优秀青年基金获得者、江苏省333工程第二层次人选、科技部中青年科技创新领军人才人选。