多酶催化体系在医药化学品合成中的应用

汤恒，韩鑫，邹树平，郑裕国

（浙江工业大学生物工程学院手性生物制造国家地方联合工程研究中心，浙江 杭州 310014）

1 多酶催化体系

多酶催化体系是指模拟体内代谢过程，在体外将几种不同功能的酶级联组装成一个结构和功能整体，催化一系列连续的生化反应，将简单底物转化为复杂产物的生物催化反应体系。同时多酶催化体系是一种可调控的系统，通过级联酶之间的紧密接触，形成“底物通道”，避免了细胞代谢中分子无规律运动导致的中间产物扩散损失［1］。在体外可以快速实现胞内的各种代谢反应，克服了传统发酵周期长、生产效率低、易受毒副产物抑制等缺点［2］。

天然的多酶催化体系在细胞内十分常见，如糖酵解途径、三羧酸循环等［3-5］。在代谢过程中，经常通过形成多酶级联的复合物，形成“底物通道效应”而实现特定代谢产物的高效合成。“底物通道效应”是多酶级联反应的一种现象，即一个酶将催化完成的产物转移到下一个邻近酶的催化位点，作为另一个酶的催化底物的过程，这种现象只有两个酶的距离足够近时才会发生［6］。譬如，上游酶活性中心释放的中间产物可被下游酶活性中心直接处理，从而避免中间产物的扩散，这种通过连接活性中心的蛋白质隧道被称为“直接底物通道”［图1（a）］；另一种可能的通道机制被称为“邻近底物通道”，是指两种酶在没有实际通道的情况下，但活性中心相距足够近，使得上游酶产生的中间产物在扩散之前也可被下游酶捕获并催化［图1（b）］；……