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    生物催化系列酶先容之一腈水解酶

    • 分类:行业动态
    • 宣布时间:2024-07-22 13:04
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    【提要形貌】腈水解酶(Nitrilase-NIT)归属于腈水解酶超家族,具有催化腈类化合物水解功效,可将氰基水解为羧酸和氨,具有普遍的底物顺应性。

    生物催化系列酶先容之一腈水解酶

    【提要形貌】腈水解酶(Nitrilase-NIT)归属于腈水解酶超家族,具有催化腈类化合物水解功效,可将氰基水解为羧酸和氨,具有普遍的底物顺应性。

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    一、腈水解酶简介

    腈水解酶(Nitrilase-NIT)归属于腈水解酶超家族,具有催化腈类化合物水解功效,可将氰基水解为羧酸和氨,具有普遍的底物顺应性。腈水解酶可对脂肪族及芬芳族腈类化合物举行区域选择性和立体选择性水解,用于合成手性羧酸;或者对腈类化合物举行降解,用于情形治理等方面。腈水解酶普遍存在于种种真核和原核生物,包罗植物、藻类、细菌、真菌、酵母、线虫以及古菌中。

    凭证腈水解酶的底物特异性大致可以将腈水解酶分为六类,其中三类具有较广的底物谱,划分是芬芳族腈水解酶、脂肪族腈水解酶和芳基乙腈腈水解酶;另外三类底物特异性腈水解酶主要包罗溴苯腈腈水解酶、氰丙氨酸腈水解酶和蓖麻碱腈水解酶[1-3]。腈水解酶中的芬芳族腈水解酶主要包罗多种细菌泉源的腈水解酶,它们对于芬芳腈和杂环腈(例如苯甲腈和3-氰基吡啶)具有较高的催化活性,而对脂肪族腈类的催化效率较低[4];芳基乙腈腈水解酶的偏好性底物是苯乙腈及其对位取代的衍生物,虽然他们的催化效率因酶而异但基本上对芬芳腈和脂肪腈的活力较低[5-6];而脂肪族腈水解酶除了对脂肪族腈类化合物具有较高的催化活性之外,往往对其它的腈类( 如芬芳腈和杂环腈)也具有较高的催化活性[7-8]。

    近年来,腈水解酶已经被乐成地用于多种大宗化学品、细腻化学品以及医药中央体的合成中,如烟酸、扁桃酸、巴氯芬、普瑞巴林手性中央体等物质,详细的合成途径如下所示。

    实例1 (烟酸的生物合成)[9]:

    实例2 ((R)-扁桃酸的生物合成)[10]:

    实例3 (巴氯芬的合成)[11]:

    实例4 (普瑞巴林手性中央体的合成)[12]:

    腈水解酶能够将腈类化合物水解成为响应的羧酸和氨,与化学法相比,酶法的反映条件温顺,情形友好,对底物还具有区域、对映体选择性。因此腈水解酶能被普遍地用于许多高附加值产物的生产中。

    二、腈水解酶催化机理

    腈水解酶单亚基卵白是一种αββα三明治结构,在溶液中腈水解酶亚基围绕特殊的界面形成αββα-αββα 二聚体结构;腈水解酶一样平常含有守旧的催化位点Glu、Lys和Cys,底物进入活性中央后,Cys残基上的巯基首先攻击底物氰基上的α 碳原子,形成酶亚胺复合物,随后Glu 残基提供质子转移给酶亚胺复合物,氮原子获得质子后消除亚胺结构并释放NH4+,并发生1分子羧酸。在此历程中,Glu增强了对巯基的亲核性,并加入质子转移历程,而Lys则起到稳固周围体结构的作用。

    三、腈水解酶服务先容

    新利体育生物从2007年来就专注于生物酶和生物催化手艺以及合成生物学手艺的开发与应用研究。新利体育生物现有的腈水解酶库(新利体育生物代号:ES-NIT)中包罗40种差异的腈水解酶,可以为客户提供酶筛选、酶促反映工艺优化、酶刷新和生产供应服务。

     

     

    参考文献:
    [1] Hook R H, Robinson W G. J Bio Chem, 1964, 239(1): 4236-4267.
    [2] Chen K, Huang L, Xu C, et al. Mol Microbiol, 2013, 89(6):1121-1139.
    [3] Machingura M, Salomon E, et al. Plant Cell Environ, 2016, 39(10):2329-2341.
    [4] O’Reilly C, Turner P D. J Appl Microbiol, 2003, 95(6): 1161-1174.
    [5] Layh N, Parratt J, Willetts A. JfMol Catal B: Enzym, 1998, 5(5):467-474.
    [6] Yamamoto K, Fujimatsu I, Komatsu K-I. J Ferment and Bioeng,1992, 73(6):425-430.
    [7] Heinemann U, Engels D, et al. Appl. Environ. Microbiol, 2003, 69(8): 4359-4366.
    [8] Hann E C, Sigmund A E, et al.Tetrahedron, 2004, 60(3):577-581.
    [9] Mathew C D, Nagasawa T, Kobayashi M, e tal. Appl. Environ. Microbiol, 1988, 54(4): 1030-1032.
    [10] Yamamoto K, Oishi K, Fujimatsu I, e tal. Appl. Environ. Microbiol, 1991, 57(10): 3028.
    [11] Xu M Z, Ren J, Gong J S, e tal. Chin. J. Biotechnol, 2013, 29(1): 31.
    [12]郑仁朝.腈水解酶突变体及在普瑞巴林手性中央体合成中的应用:CN2020010032050.3 [P].2021-12-07.
     

     

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