合成生物催化剂 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33085147/

熊去氧胆酸(Ursodeoxycholic acidUDCA)是一种有价值的胆汁酸,用于治疗胆囊炎可以溶解胆固醇胆结石,比鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acidCDCA)副作用更少。UDCA还具有抗炎作用,可用于治疗囊性纤维化和原发性胆汁性肝病胆管炎。UDCA的主要天然来源是熊胆汁,通过养殖熊获得胆汁。或者由胆酸(cholic acidCA)或CDCA半合成UDCA。从CA形式开始的合成路线CDCA只需5步,包括Wolff–Kishner还原,并在C7发生差向异构化以产生UDCA。该途径的产率不超过30%。为了克服这些局限性,采用了较短的合成路线CDCAUDCA的生物催化差向异构已开发。

石胆酸(LCA lithocholic acid)是一种价格低廉的丰富的肉类生产废物产品,因为这种胆汁酸在农场动物中被发现像绵羊,牛,和猪。当前,没有生物技术利用这些已知来源的LCA,使其成为理想的合成UDCA的原料。据报道已经有一些微生物可由LCA转化为UDCA。例如,木霉镰刀菌将LCA转化为多种产品,包括UDCA,收率为35%。但是,目前尚无酶可选择性地在位羟基化LCA以形成UDCA以及其在微生物中的合成途径方面的报道。发掘一个直接7β-羟基化的酶将LCA直接转化为UDCA会非常有价值,这将可避免利用真菌转化时的复杂代谢(产生多个副产物)造成的下游处理复杂化。

来自德国格赖夫斯瓦尔德大学生物化学系的Uwe T. Bornscheuer教授团队,设计了链霉菌来源的细胞色素P450单加氧酶CYP107D1OleP),用于石胆酸的立体和区域选择性7β-羟基化,生成熊去氧胆酸,并将结果发表在近期的Angew Chem Int Ed Engl,题为“Engineering Regioselectivity of a P450 Monooxygenase Enables the Synthesis of Ursodeoxycholic Acid via 7β-Hydroxylation of Lithocholic Acid”.

之前的研究表明,OleP位羟化睾丸激素,但针对LCA仅在位羟化形成多甲酰氧胆酸(MDCA)。作者在结构的基础上,利用数据库3DM进行残基功能预测分析,并结合分子对接的方法确定氨基酸残基F84S240V291是与7β羟化相关的残基。然后通过丙氨酸扫描鉴定出S240A是产生UDCA的关键突变。基于这些位置设计合成了小巧但聪明的文库,然后作者用比色测定法对产生UDCA的库进行了筛选。最终,作者确定了一个几乎完美的区域选择性和立体选择性三重突变体(F84Q / S240A / V291G),它产生的UDCA水平比S240A变体高10倍。这种生物催化剂为从生物废物LCA环保合成UDCA开辟了新的可能性。

(吴联 摘译)

 


地址:浙江省湖州市红丰路1366号 湖州市南太湖科技创新中心1-3楼 邮编:313000
电话:0572-2165708 传真:0572-2165708 Email:info@cibt.ac.cn

Powered by PageAdmin CMS