利用阿魏酸实现辣椒素的完全生物催化合成：一种用于天然产物多样化的多功能两步策略

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Total Biocatalytic Synthesis of Capsaicinoids Using Ferulic Acid: A Versatile Two-Step Strategy for Natural Product Diversification

生物催化合成多种辣椒素类化合物：利用新建的Phaeobacter porticola转氨酶PPTA及配套酶 PAD/ADO/PPK-CAR系统，从香草酸高效转化至92-99%的异 vanillylamine，再通过酰基化反应实现72-88%的辣椒素衍生物合成，突破传统化学合成高成本瓶颈。

　　

摘要

辣椒中活性化合物辣椒素类物质的广泛应用，引发了人们对开发可持续生产策略的日益关注。然而，辣椒素的合成仍然是一个挑战。这项开创性研究的目的是报道从生物基阿魏酸出发，通过生物催化方法合成结构多样的辣椒素类物质。X射线晶体学研究阐明了来自Phaeobacter porticola（PPTA）的一种新型转氨酶的独特潜力：该酶能够将最高浓度（100–200 mM）的香草醛转化为香草胺，转化率超过99%；而对于300–500 mM的香草醛底物，转化率则在48%到79%之间。通过将PPTA与酚酸脱羧酶（PAD）和芳香族双加氧酶（ADO）联合使用，进一步实现了从阿魏酸直接合成香草胺，转化率同样超过99%。此外，通过整合多酶级联反应和羧酸还原酶（CARs），利用香草胺与游离脂肪酸之间的酰胺键形成反应，成功合成了结构多样的辣椒素类物质，转化率高达72%到88%以上。在50 mM的酶促反应条件下，香草胺和辣椒素的转化率分别为95%和80%。

图形摘要

本研究开发了一种酶促级联反应体系，用于从生物质来源的阿魏酸中合成生物活性辣椒素类物质。该体系包括香草胺合成模块（VM），其中包含酚酸脱羧酶（PAD）、芳香族双加氧酶（ADO）和转氨酶（TA）；同时整合了辣椒素合成模块（CM），其中包含羧酸还原酶（CAR）和多磷酸激酶（PPK）以实现ATP的再生，从而高效地形成酰胺键，进而生成多种辣椒素类物质。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。