工程纳米涂层全细胞不对称生物催化剂,用于有效制备 (S-Rivastigmine) 的关键性中间体
Baoling Chen1, Hang Yang1, Ruixuan Bai1
1Key Laboratory for Molecular Enzymology and Engineering of Ministry of Education, School of Life Sciences, Jilin University, Changchun 130012, China.
Journal of biotechnology
|January 15, 2025
概括
工程全细胞生物催化剂,G19A-GDH,有效地产生 (S) -NEMCA-HEPE用于阿尔茨海默氏症治疗. 纳米涂层G19A-GDH@O-Silica提供了更好的稳定性和可回收性,以实现经济高效的合成.
科学领域:
- 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
- 有机合成 有机合成
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 之前的研究使用了全细胞与阿尔多-基因减少酶 (yhdN) 和葡萄糖脱酶 (GDH) 进行立体选择性碳基还原.
- 作为增强细胞膜透性的添加剂,需要离子液体,达到78.2%的转化率和99%的电子透率. 对于 (S) -NEMCA-HEPE来说.
- 全细胞催化剂在运行稳定性和广泛应用方面遇到了局限性.
研究的目的:
- 开发一种简化且无添加剂的生物催化系统,用于生产 (S) -NEMCA-HEPE,这是 (S) -Rivastigmine的关键中间体.
- 通过蛋白质工程来增强 yhdN酶的活性和稳定性.
- 创建一个强大的和可回收的纳米涂层全细胞生物催化剂,以实现高效的不对称合成.
主要方法:
- 分子对接和和突变发生被用来设计一个改进的 yhdN 变体 (G19A).
- 整个细胞共同表达G19A和GDH被用于无添加剂的立体选择性碳基还原.
- 应用了纳米涂层技术来固定工程整个细胞,形成G19A-GDH@O-Silica复合体.
主要成果:
- 经过工程设计的G19A-GDH全细胞实现了99%的转化和99%的E.E. 在没有添加剂的情况下,在40分钟内为 (S-NEMCA-HEPE).
- 生物催化剂G19A-GDH@O-Silica在不同的热,pH和储存条件下表现出良好的转化和稳定性.
- 纳米涂层生物催化剂在11个重复使用周期后保持了76.3%的转化率,这表明其可回收性显著.
结论:
- 工程整细胞 (G19A-GDH) 提供了一个高效和简化的通往 (S) -NEMCA-HEPE的路线.
- 疏水性"内细胞"G19A-GDH@O-Silica复合体提供了增强的运行稳定性和可回收性.
- 这种纳米涂层固定方法为在有机合成中利用全细胞生物催化剂提供了一个强大且具有成本效益的策略.
