化学品体外生物合成途径设计、元件组装和应用

随着合成生物技术的发展,体外生物合成逐渐成为化学品合成的重要方式之一,具有环境友好、催化效率高、原子经济性好、可控性强等优点。途径设计是构建整个体外生物合成系统的关键所在,本文分析总结了体外生物合成中应遵循的两个重要原则,包括原子经济性原则和能量最优原则。利用生物大分子将酶元件组装构建成多酶复合体,可提高体外生物合成的反应速率、减少副反应的发生,本文介绍了用于酶元件组装的3类常见生物大分子,包括连接肽、蛋白支架、DNA等。通过近年来体外生物合成在大宗化学品(糖类化学品、有机酸类化学品以及醇类化学品等)生产中的应用案例的介绍,展示了体外生物合成在化学品合成中的应用前景。随着体外生物合成设计能力的不断提高,体外生物合成的途径设计将朝着智能化、高效化发展,化学品体外生物合成的效率也将逐步提高,有望涵盖所有化学品的生物合成,成为未来化学品合成的主要方式之一。

工业环境下酶蛋白的催化行为与适应性改造研究进展

酶在工业上有着广泛应用和巨大潜力,但工业生产中高温、强酸/碱、高盐、有机溶剂和高底物浓度等条件仍然制约着酶的大规模应用。为使酶能更好地在工业环境下发挥催化作用,目前的主要策略是对酶进行适应性改造(如理性或半理性设计、定向进化、固定化等)。文中简要阐述了酶在工业环境下的催化行为以及近年对其适应性改造的研究进展,以期为酶的适应性改造提供参考。

基于金属有机框架的固定化酰胺酶制备及催化合成(S)-4-氟苯甘氨酸

以微水溶剂热法快速制备的稳定锆基金属有机框架为载体,戊二醛为交联剂,采用交联法对酰胺酶进行固定化,考察了不同条件对酰胺酶固定化效率的影响。结果表明,戊二醛浓度为1.0%、交联时间为180 min、载体与酶的质量比为8︰1,固定化效率最佳,固定化酶活力回收率达86.4%,蛋白负载量达115.3 mg/g。固定化酶最适温度为40℃,最适pH值为9.0,在40℃下半衰期为72.2 d,该固定化酶的K_(m)为58.32 mmol/L,V_(max)为16.23μmol/(min·mg),k_(cat)为1670s^(-1)。此外,考察了固定化酶催化合成(S)-4-氟苯甘氨酸的工艺:最适底物浓度300mmol/L,固定化酶用量10 g/L,反应时间180 min,在最佳反应条件下转化率达49.9%,对映体过量(Enantiomeric excess,e.e.)为99.9%。进一步考察了该固定化酶分批催化反应性能,重复使用20批次后,固定化酶活力仍保留95.8%。