耐有机溶剂氨基酸脱氢酶基因挖掘与非天然氨基酸的非水相合成

段凌暄，姚光晓，江亮，王世珍

（厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系，福建厦门361005）

引 言

非水相酶催化在手性中间体药物合成、精细化学品和生物能源生产中广泛应用[1-2]。脂肪酶、酯酶等水解酶非水相体系催化研究已经广泛开展[3]，而针对耐有机溶剂氧化还原酶的研究较少。氧化还原酶结构复杂，往往由多个亚基组成，并具有辅酶和底物等多个结合位点，以及催化、调控等多个功能模块，因此在有机溶剂体系中易失活。开发耐有机溶剂的氧化还原酶不仅可用于非水相体系制备手性化合物、开发体外诊断试剂和有机相酶传感器[4]，也可为构建非水相体系的体外合成生物学平台提供支撑。对耐有机溶剂的氧化还原酶性能的挖掘、开发及其对溶剂体系的应答有待进一步研究。由于自然界缺乏大量有机溶剂存在的生境，通过筛选获得耐受有机溶剂的氧化还原酶仅有少数报道[5]。

海洋、盐湖等高盐、高渗透压等极端生境与有机溶剂体系中的低水活度相似。因此，部分嗜盐、耐盐菌株来源的耐盐酶具有耐有机溶剂的特性，可用于非水相酶催化[6]。Alsafadi 等[7]报道了来源于Haloferax volcanii的嗜盐醇脱氢酶在高盐浓度下才能正确折叠并保持酶活性，二甲基亚砜（DMSO）和甲醇可以取代部分盐以维持酶的结构并提高酶稳定性。Munawar 等[8]报道了来源于Halobacterium salinarum的谷氨酸脱氢酶分别在含10%的甲醇、乙醇、乙腈和二甲基亚砜反应体系中，室温下保存8 d基本保持活性。Timpson 等[9]发现来源于死海极端嗜盐菌Haloarcula marismortui的乙醇脱氢酶对高盐、高碱、有机溶剂具有良好的耐受性，并且最适温度为60℃，在工业生物催化中具有应用优势。……