高活性酪氨酸解氨酶的表征及其在对香豆酸生物合成中应用

作者：黄雅文; 江小龙; 陈五九; 张桂敏^*; 王钦宏^*

来源：生物工程学报, 2022, 38(12): 4553-4566.

DOI：10.13345/j.cjb.220182

• 对香豆酸
• 酪氨酸解氨酶
• 基因挖掘
• 全细胞催化

对香豆酸(p-coumaric acid)具有抗菌、抗氧化和预防心血管疾病的作用，也是许多重要化合物的前体或中间体，被广泛应用于食品、化妆品和医药等领域。酪氨酸解氨酶(tyrosine ammonia-lyase,TAL)能直接催化酪氨酸脱氨生成对香豆酸。然而，缺少高活性和高底物耐受性的酪氨酸解氨酶限制了对香豆酸的高效生物合成。为了提高对香豆酸的合成能力，本研究挖掘了2个黄杆菌来源的酪氨酸解氨酶，分别是柱状黄杆菌(Flavobacterium columnare)来源的Fc-TAL2和顺天黄杆菌(Flavobacterium suncheonense)来源的Fs-TAL。异源表达纯化表征分析显示，Fc-TAL2和Fs-TAL的最适温度和最适pH相同，分别为55℃、pH 9.5。在最适条件下，Fs-TAL的比酶活为82.47 U/mg，而Fc-TAL2的比酶活为13.27 U/mg。结构模拟和比对分析显示，内盖环上保守的Y50残基酚羟基朝向和到底物的距离是造成Fs-TAL活性高于Fc-TAL2的主要原因。全细胞催化研究进一步证实Fs-TAL具有较高活性和特异性，能够催化10 g/L酪氨酸生成6.2 g/L对香豆酸，产率达到67.9%。该研究丰富了酪氨酸解氨酶的酶资源，促进了对香豆酸及其衍生物的生产。

• 单位
  北京化工大学; 中国科学院天津工业生物技术研究所; 湖北大学