腈水解酶改造及手性γ氨基丁酸前体化合物合成

　　手性γ-氨基丁酸类化合物具有镇静、催眠、抗惊厥、降血压等生理作用，在神经系统药物开发中占有重要地位，已上市药物有(S)-普瑞巴林 (Lyrica)、(R)-巴氯酚 (Lioresal) 等。3-取代-4-氰基丁酸是合成手性γ-氨基丁酸类化合物的前体，可由腈水解酶立体选择性水解二腈类化合物获得。现有工艺腈水解酶催化活性低、光学选择性不强，不能满足工业上的高催化效率、高立体选择性的生产要求。

　　中国科学院天津工业生物技术研究所研究员朱敦明、吴洽庆带领的生物催化与绿色化工团队，将来源于Synechocystis sp. PCC 6803的腈水解酶SsNIT与底物3-(4-氯苯基)-戊二腈进行分子对接，采用半理性设计及饱和突变的方法，获得一个对3-取代戊二腈类化合物展现优良水解活性及更高立体选择性的突变体。转化实验表明，突变体催化水解3-取代戊二腈类化合物，最高时空产率超过野生型酶30倍以上。通过进一步模拟分析发现，腈水解酶底物结合口袋发生了改变，被扩大的活性中心区域及活性口袋入口是突变体酶活性提高的原因。该研究为高效率、高立体选择性合成手性光学纯γ-氨基丁酸类原料药奠定了坚实的基础。相关研究成果已于2月21日在Catalysis Science & Technology(2019, 9, 1504–1510)上发表，6月12日被期刊编辑选入2019年度期刊HOT文章。