近日，化学化工学院张根林团队在工程咖啡酸o -甲基转移酶在大肠杆菌中生产阿魏酸方面取得突破，研究成果以"Ferulic acid production in Escherichia coil by engineering caffeic acid O-menthyltransferase"（利用工程咖啡酸o -甲基转移酶在大肠杆菌中生产阿魏酸）”发表在International Journal of Biological Macromolecules上（中科院二区，IF=8.5，TOP期刊）。

  甲基化是天然产物结构多样化的关键步骤，但甲基转移酶的低活性和底物混杂仍然是高效生物合成的挑战。本研究以阿魏酸的合成为例，试图通过改造咖啡酸o -甲基转移酶（AtCOMT）的结合袋和与底物的相互作用来提高其催化效率。通过重塑底物结合袋和增加氢键网络，获得了具有高催化效率和底物特异性的L125R/I317E突变体。与野生型AtCOMT相比，kcat/Km提高了5.79倍。 分子动力学模拟验证了AtCOMT活性和特异性的提高是由于设计的氢键和盐桥产生了更紧密的底物结合袋和更强的酶-底物相互作用。最终，补料间歇发酵得到了1.273 g/L的阿魏酸，是WT的21.3倍。该研究为AtCOMT高效合成阿魏酸提供了基础，也说明了合理设计底物结合袋和氢键网络是提高酶活性和底物特异性的有效策略。

  本文的第一作者为博士研究生邱笛，通讯作者为化学化工学院张根林教授，第一完成单位为石河子大学化学化工学院、化工绿色过程兵团重点实验室。