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華東理工大學李志敏教授課題組應用多酶組合催化體系在無細胞生物合成方向取得最新進展

來源：華東理工大學      2020-08-27
導讀：近日，華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室李志敏教授課題組應用多酶組合催化體系，在無細胞生物合成方向取得最新進展。有關成果分別在Green Chemistry以“Towards the conversion of CO2 into optically pure n-carbamoyl-l-aspartate and orotate by an in vitro multienzyme cascade” 和Journal of Agricultural and Food Chemistry以“Efficient one-pot synthesis of cytidine 5’-monophosphate using an extremophilic enzyme cascade system” 為題進行了報道。

嘧啶代謝途徑可以產生多種有重要功能的化合物，如乳清酸、胞苷酸、氨基酸衍生物等。課題組提出以CO2為底物進行體外多酶催化，兩階段一鍋法合成氨甲酰天冬氨酸和乳清酸的新思路，通過嘧啶代謝-精氨酸循環途徑轉化CO2，生產高附加值產品。本研究首次利用體外酶催化碳酸氫銨高效合成氨甲酰磷酸，將原子經濟性從60%提高到100%，新途徑有望成為多種大宗化學品和生物活性物質的綠色、低成本生物制造平臺。此外，課題組前期利用模塊化策略和代謝工程實現了胞苷在重組大腸桿菌中的有效積累 (Yang et al. Biochem Eng J. 2020)，后期采用基于多聚磷酸-多聚磷酸激酶的ATP再生系統，體外耦聯胞苷激酶將胞苷轉化成胞苷酸。通過大量酶的篩選獲得具有優異性能的胞苷激酶 (TTN＞1.3×107)，成功構建了一個中度嗜酸的ATP再生系統 (TTN＞4.0×106)，優化反應條件后耦聯體系在6小時內生產96mM胞苷酸 (31.0 g/L)，轉化率達100%，該研究工作為胞苷酸大規模生產提供了一種新方法。


上述兩篇論文第一作者均為華東理工大學生物工程學院在讀碩士生李宗霖（已轉博），通訊作者為李志敏教授。成果得到了國家重點研發計劃(2019YFA0904300)和中央高校基本科研業務費專項資金(22221818014)資助。


https:// doi.org/10.1039/D0GC02268C

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04055

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