大肠杆菌转酮醇酶分子改造及催化酒石酸半醛合成

作者：王剑峰; 李文英; 辛振麒; 冯文娜; 孙晓明; 袁建锋^*

来源：生物工程学报, 2022, 38(12): 4615-4629.

DOI：10.13345/j.cjb.220229

• 转酮醇酶
• 定点突变
• 酶学性质
• 生物催化

转酮醇酶(transketolase, TK, EC. 2.2.1.1)是一种焦磷酸硫胺素和二价阳离子依赖性酶，可催化二碳单位的转移，可逆形成C–C键，在多酶催化生产化学品、药物前体和不对称合成方面有广泛应用。文中以大肠杆菌(Escherichia coli) K12转酮醇酶TKTA为研究对象，通过定点饱和突变和组合突变提升对非磷酸化底物的反应活性，并探索突变酶TKTA＿M催化合成酒石酸半醛。结果表明：突变酶TKTA＿M (R358I/H461S/R520Q)最适反应温度为32℃，最适反应pH为7.0，以D-甘油醛为受体底物的比酶活为(6.57±0.14) U/mg，是野生型比酶活((0.71±0.02) U/mg)的9.25倍。在酶学性质研究的基础上，设计20 mL的反应体系，以50 mmol/L 5-酮基-D-葡萄糖酸和50 mmol/L非磷酸化乙醇醛为底物，TKTA＿M催化合成酒石酸半醛，最终酒石酸半醛的产量为3.71g，摩尔转化率为55.34%。研究结果为生物质制备L-(+)-酒石酸提供数据支撑，同时为转酮醇酶催化非磷酸化底物提供了借鉴。

• 单位
  浙江师范大学; 浙江师范大学行知学院; 生命科学学院