重组Taxus chinensis苯丙氨酸变位酶性质表征及R-β-芳香丙氨酸合成

丰国强，徐文亮，宋 平，李婉珍，陶玉贵，葛 飞，朱龙宝

（安徽工程大学生物与化学工程学院，安徽 芜湖 241000）

植物紫衫（Taxus chinensis）中苯丙氨酸变位酶（phenylalanine aminomutase fromTc，TcPAM）参与抗肿瘤药物紫杉醇的生物合成[1-2]，TcPAM催化合成紫衫醇中重要的结构单元β-苯丙氨酸。β-苯丙氨酸是一些天然活性产物的重要结构单元[3-4]，广泛应用于食品和医药等工业领域[5]。TcPAM能够催化α-芳香丙氨酸的异构化，使α-氨基变位至β位形成β-芳香丙氨酸[6-8]，其化学反应式如图1所示。

图 1 TcPAM催化的异构反应Fig. 1 Isomerization catalyzed by phenylalanine aminomutase

目前制备β-苯丙氨酸主要依靠的是不对称化学合成方法[9]，但是存在成本比较高、工艺相对复杂、原子利用率低、副产物多等不足，需要开发经济节约、绿色可持续的合成方法[10]。与化学方法相比利用酶转化法[11]生成β-苯丙氨酸，工艺相对简单，生产方法稳定，生产过程安全绿色，这种方法应用越来越广泛[12]。目前主要利用转氨酶催化合成[13]，但是转氨酶要添加NADH、FADH2等外源辅助因子[14-15]，导致生产工艺操作繁琐，很难实现大规模工业化生产[16]。为此，寻找不需要添加任何外源性辅因子的酶转化方法更具发展前景。PAM由于能以α-芳香丙氨酸为底物，一步催化合成β-苯丙氨酸[17-18]，同时无需添加辅因子，操作简单，适合大规模的工业生产。

目前，已经成功克隆来源于原核生物Streptomyces maritimus[16]、Pantoea agglomerans[19]的pam基因，并成功实现异源高效表达，制备了工业应用的PAM。由于微生物来源的PAM催化α-苯丙氨酸生成的产物β-苯丙氨酸是S构型[20-21]，而作为活性成分的前体物[22]，往往需要R构型的β-苯丙氨酸，为此需要对PAM的基因进一步进行挖掘，表达出能够一步催化合成R构型β-苯丙氨酸的TcPAM。……