李崎李寅姐弟合作获得天冬氨酸脱羧酶高活性突变体

       β-丙氨酸是生产食物添加剂、药品以及一些含氮化学品的重要前体。相比于传统的化学法β-丙氨酸生产，利用L-天冬氨酸-α-脱羧酶（l-aspartate-α-decarboxylase，ADC）的生物催化法对能源消耗和环境都更加友好。然而，ADC自身机理性失活（mechanism-basedinactivation）的特性和对其研究的不足限制了该酶的应用。

2017年6月6日发表于Applied Microbiology andBiotechnology的文章《Molecular engineering ofl-aspartate-α-decarboxylase for improved activity and catalytic stability》报道了可用于β-丙氨酸生产的L-天冬氨酸-α-脱羧酶高活性、稳定性突变体，该项工作由江南大学工业生物技术教育部重点实验室李崎课题组和中科院北京微生物研究所微生物生理与代谢工程重点实验室李寅课题组合作完成，通讯作者为李永仙和蔡真。

在这项工作中，研究人员表达了大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌和枯草芽孢杆菌三种微生物来源的ADC，并分别对它们的比活力、热稳定性以及机理性失活进行了表征。结果显示枯草芽孢杆菌来源的ADC具有更好的比活力以及热稳定性。为了进一步通过分子工程改造提高该酶的活力并解除其机理性失活，以提高ADC的催化稳定性，研究人员开发了一种用于分析β-alanine的高通量荧光分析方法。通过对含有4000个突变体酶的文库的筛选，研究者获得了两个性能有所提高的突变体D5和F9，比活力有18%-22%的提高，催化稳定性提高了29%-64%。其中最好的突变体相比野生型在8h的反应时间里能够多转化50%的L-天冬氨酸为β-alanine，具有工业化应用价值。