天津工生所改造β-氨基酸脱氢酶催化合成芳香族β-氨基酸

手性芳香族β-氨基酸类化合物是合成多种生物活性物质、药物分子的重要砌块，具有重要的应用价值。氨基酸脱氢酶（AADHs）可以利用无机氨直接还原胺化前手性酮酸生成手性氨基酸，具有原子经济性和立体选择性高、环境友好等优势。然而，与被广泛研究的α-AADHs相比，利用β-AADHs合成手性β-氨基酸的应用开发还非常有限。 

中国科学院天津工业生物技术研究所研究员朱敦明、吴洽庆团队对目前唯一已知的一类β-AADH，即l-赤式-3,5-二氨基己酸脱氢酶(3,5-DAHDH)进行了深入的研究，根据来源于Candidatus Cloacamonas acidaminovorans的3,5-DAHDHcca的晶体结构及其催化机理，以(S)-β-高苯丙氨酸和(R)-β-苯丙氨酸为模式底物，通过饱和突变体库的筛选和进一步组合突变，获得了活性提高3-2560倍的突变体。酶动力学参数的测定和分子对接分析表明，对底物口袋的改造提高了酶与底物的亲和力，从而提高了酶的催化效率。最终，该团队利用这些优异突变体作为催化剂，通过不对称还原β-酮酸和不对称拆分消旋体两种方法分别制备获得了具有不同立体构型的芳香族β-氨基酸（ee值均大于99%）。该研究扩大了β-AADHs的可催化底物范围，为手性芳香族β-氨基酸的绿色合成提供了新方法。 

相关研究成果发表在《有机化学通讯》（Organic Letters）上。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和天津市合成生物技术创新能力提升项目的支持。

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β-氨基酸脱氢酶催化合成不同立体构型的芳香族β-氨基酸