脫鹵酶庫的構建及其反應多樣性研究

《脫鹵酶庫的構建及其反應多樣性研究》是依託浙江大學，由楊立榮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：脫鹵酶庫的構建及其反應多樣性研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：楊立榮
• 項目類別：面上項目

項目摘要

脫鹵酶是一類能從鹵族有機化合物上使鹵族離子釋放出來的酶的統稱，具有作用底物類型廣，反應類型眾多，產物類型多樣化的特點。脫鹵酶可以解決傳統的化學脫鹵反應存在溫度過高、副反應多、選擇性差、產物純度低等問題，因而在合成具有重要而廣泛的用途。目前從合成生物學的角度來研究脫鹵酶還是空白。合成生物學的研究內容主要包括設計與構建新的生物零件、組件及系統，其中的核心是零件的設計與構建。由於脫鹵酶所具有的多樣性特點，其所催化的脫鹵反應可被用作多種反應零件，是合成生物學中一個潛在的重要組件。本項目擬採用合成生物學的理念，採用現代分子生物學技術對現有的脫鹵酶進行重新設計和改造，構建適合各種反應條件和合成要求的脫鹵酶庫；同時，以脫鹵反應為模型，建立對反應零件進行標準化和工具化的系統方法，構建脫鹵反應零件。因此，本項目的研究具有重要的理論意義和潛在的套用價值。

結題摘要

脫鹵酶可以解決傳統的化學脫鹵反應存在溫度過高、副反應多、選擇性差、產物純度低等問題，因而在合成具有重要而廣泛的用途。通過項目研究，成功克隆、表達了R-2-鹵代酸脫鹵酶，S-2-鹵代酸脫鹵酶，3-氯丙酸脫鹵酶和鹵代醇脫鹵酶等多種脫鹵酶，並通過定向進化、定點突變等方法對上述脫鹵酶進行分子改造，獲得脫鹵酶文庫；針對各類底物，通過酶學性質、酶動力學研究對反應進行評價；通過理性設計/半理性設計/隨機突變等方法改善了脫鹵酶的催化性能，包括酶活和底物耐受性等，首次揭示了鹵代醇脫鹵酶HHDH活力受COBE（4-氯乙醯乙酸乙酯）抑制的機理：COBE與HHDH活性中心的Ser132和Tyr145結合，占據了該酶的催化活性位點；構建了系列脫鹵酶反應零件和氧化還原酶-鹵代醇脫鹵酶模組。首次使用一菌多酶法，以鹵代酮為出發底物，製備手性β-羥基腈；並探索了運用脫鹵酶製備多種羥基酸、手性鹵代酸、手性羥基腈，構建基於脫鹵反應的化學品生物合成平台。