大肠杆菌氨基转移酶的非天然氨基酸底物特异性研究

何婷，倪雪晨，张萍萍，陈茹，宋晶晶，雷佳，王行国

(湖北大学生命科学学院, 湖北 武汉 430062)

0 引言

氨基转移酶(aminotransferase)也称为转氨酶，催化L-氨基酸和α-酮酸之间的氨基转移[1].反应过程中需要磷酸吡哆醛(PLP)作为辅酶,且在多数情况下使用L-谷氨酸作为氨基供体.氨基转移酶拥有宽泛的底物特异性和较高的转换效率，已被作为生物催化剂广泛用于L-型氨基酸的工业化生产[2]. 氨基转移酶的转氨反应机制为双底物乒乓反应机制，反应是可逆的，其平衡常数为1.0左右[3-4]. 大肠杆菌 (Escherichiacoli) 拥有4种氨基转移酶,分别为天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransferase, AspAT)，芳香族氨基酸转氨酶(aromatic amino acid transaminase, TyrAT)，支链氨基酸转氨酶(branched-chain amino acid aminotransferase, IlvAT)和丙缬氨酸转氨酶(alanine-valine aminotransferase, AvtAT).它们通常由2或6个亚基组成，分子量为86～182 kD. 单个亚基的分子量为34～46 kD,氨基酸残基数为309～417,且pI值在4.6～5.83之间[5-9].

非天然氨基酸是指天然蛋白质中20种天然氨基酸之外的氨基酸，包括L-非天然氨基酸和D-氨基酸. 由于它们的结构和功能多样性，非天然氨基酸被广泛应用于合成化学的手性骨架和分子支架，合成蛋白酶抑制剂、脑啡呔、人体激素类似物、烟酰胺乙酰胆碱受体和治疗老年痴呆症、高血压、止痛、治肿瘤和抗癫痫的药物[10-14]. 利用非天然氨基酸也能合成新型甜味剂或用于化妆品. 德国赢固赛公司与荷兰DSM公司是少数几个既能生产天然氨基酸又能生产非天然氨基酸的大公司. 目前人工合成出30多种非天然氨基酸，可作为合成活性药物的重要原料.

非天然氨基酸不是氨基转移酶的天然底物. 使用强制……