己二酸生物合成關鍵酶設計優化和應用研究獲進展

　　己二酸是一種重要的二元酸，主要作為單體用于尼龍等聚合材料的合成。目前己二酸主要通過化學法生產，其原料來源于石油基產品，并且硝酸氧化過程會對環境帶來嚴重影響，因此生物法合成己二酸受到人們廣泛關注。要實現己二酸的生物合成，獲得高效的合成酶是關鍵。最近，中國科學院天津工業生物技術研究所進化與代謝工程研究組與南開大學林建平研究組合作，對己二酸生物合成途徑中的重要關鍵酶兒茶酚1,2-雙加氧酶進行了理性設計和優化改造，有效提升了己二酸前體物粘康酸的產量。

　　兒茶酚1,2-雙加氧酶可將兒茶酚轉化為粘康酸，然后經過化學氫化獲得己二酸（圖1）。為了提高和改善兒茶酚1,2-雙加氧酶的性能，基于Acinetobacter sp. ADP1的兒茶酚1,2-雙加氧酶CatA的蛋白晶體結構信息，通過分子建模確認G72、L73和P76是影響酶活的關鍵氨基酸殘基，定點突變發現L73F、P76A以及L73F/P76A可以有效提高突變體的酶活，最高達10倍左右。進一步的動力學表征也顯示突變可以增加酶的反應速度。發酵實驗表明，突變體相比出發株粘康酸產量提高超過25%。進一步計算模擬解析了突變的分子機制，研究發現引入突變后可以使酶的底物結合腔變大，從而導致底物容易進入結合腔，加快酶反應速度，增加酶活性（圖2）。

　　該研究獲得科技部“973”計劃和國家自然科學基金的支持，相關研究成果已發表在Scientific Reports，天津工生所畢業博士研究生韓麗為論文的第一作者。