多酶催化体系在医药化学品合成中的应用

多酶催化体系成为近年来生物催化领域的研究热点。由于过程可控性及下游易分离的特性,越来越多的体外多酶催化体系已成功构建,部分体系还可耦合化学催化步骤,应用于精细化学品的合成。随着多酶催化体系构建技术的逐步成熟,将会给未来化工与医药类产品的生物制造带来广阔的应用前景。本文介绍了多酶催化体系的相关设计原则,通过对反应过程和合成路径进行热力学和动力学分析,设计高价值产物的生物合成路径,挖掘路径中的关键酶,结合各类新型组装策略将功能各异的酶级联组装成一个结构和功能整体,形成“底物通道”,减少中间体损失和降低副反应,实现从简单底物向复杂产物的高效生物转化。系统分析了多酶催化体系在医药化学品(如抗生素、抗癌药物、心血管疾病治疗药物、肝病治疗药物和精神疾病治疗药物及各类活性成分如D-葡萄糖二酸、萜类化合物和5-氨基乙酰丙酸)合成中的应用实例,并总结多酶催化体系仍存在的问题及可能的解决方法。

无细胞的合成生物技术—多酶催化与生物合成

无细胞合成生物技术由于其高度可控及体外代谢途径构建方法多样,能够完成许多体内代谢途径无法完成的工作.其主体思想即体外多酶催化体系的构建,通过模拟生物细胞内的多酶体系,在体外反应系统中加入能进行顺序反应的多种酶,使底物经过顺序的多步反应,一次得到最终产物,使生产过程大大简化.将多酶催化体系进行共固定化,可以实现多酶体系的协同反应和底物通道效应,提高反应效率.未来几年,无细胞合成生物技术有望成为生物燃料、大宗化学品以及医药产品的低成本生物制造平台.

NADP(H)相关的体外合成乳酸途径构建以及性质研究

活体细胞体内代谢途径调控机制复杂,若能将目的代谢途径移到胞外,则能进行直观研究。选用嗜热酶来源的10条基因,构建一个能实现自我能量ATP和辅酶NADP(H)循环平衡,葡萄糖代谢生成乳酸的体外合成途径。对该途径初步研究表明,最适反应p H7.0,最适反应温度50℃,该条件下添加少量的辅酶NADP+,8 h内能将12.4 g的葡萄糖转化生成9.5 g的乳酸。