图5 不对称合成L-PPT的体内三酶级联反应的构建接下来,研究者尝试通过三酶级联法从PPO不对称合成L-PPT。为了克服不利的热力学平衡,研究人员通过耦合PtTA、GluDH和GDH设计了一个生物催化级联系统。研究者也构建了体内级联表达系统,并进一步优化了催化反应条件以及反应体系中各组分的浓度。结果表明,在最佳反应条件下,当OPP浓度低于400 mM时,其可在12 h内完全转化为L-PPT,而在500 mM PPO下,14 h可达到98.36%的转化率。
图6 重组E. coli G.不对称合成L-PPT研究人员进一步使用双转氨酶级联一锅法对D,L-PPT进行去消旋化。基于研究者之前的研究,Ym DAAT对D-PPT具有较高的活性,因此,采用Ym DAAT催化D-PPT和PPO之间的氨基转化,然后在PtTA催化下从PPO合成L-PPT,并通过氨基供体和PtTA的巧妙结合,产生可以作为Ym DAAT氨基受体的副产物。研究者进一步探究了反应体系各组分的浓度和酶的比例,在最佳反应条件下, L-PPT的产率在90%以上,反应体系在最高底物浓度条件下也表现出优异的催化效率。
总之,在该研究中,研究者发现了一种具有良好活性、稳定性和底物耐受性的新型耐热转氨酶PtTA。确定了PtTA的关键活性中心残基。在此基础上,开发了两个PTTA驱动的多酶级联系统,探索了其在L-PPT生产中的应用。利用PPO不对称合成L-PPT,将PtTA、LsGluDh和EsGDH三酶级联,构建了体内三酶级联重组E. Coli G,实现了400 mM PPO的完全转化。
此外,还构建了两个转氨酶的级联反应,利用一锅法对D,L-PPT进行去消旋化,在最高底物浓度下获得了90.43%的产率。这些优良的催化性能表明,转氨酶驱动的级联体系在克服热力学限制有效地合成L-PPT方面表现出了巨大的效率,在L-PPT生物合成中具有广阔的应用前景。