通过工程改造dCMP脱氨酶的活性与稳定性，实现尿苷一磷酸的高效简便生产

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Engineering the Activity and Stability of dCMP Deaminase To Achieve Efficient and Simple Production of Uridine Monophosphate

该研究通过进化建模和蛋白质设计优化DCTD酶，开发出高效CMP-UMP转化的生物催化系统，最终实现500 mM CMP的完全转化和99%产率，为绿色生产UMP提供新策略。

　　

尿苷一磷酸（UMP）是婴儿配方奶粉、药物前体以及DNA合成所必需的核苷酸，但目前的生产方法在下游纯化过程中面临诸多挑战。在这里，我们利用来自肠杆菌科噬菌体PG7的脱氧胞苷一磷酸脱氨酶（DCTD）建立了一种高效的生物催化体系，该酶能够直接将胞苷一磷酸（CMP）转化为UMP。通过进化尺度模型指导下的表面突变结合高通量筛选，我们获得了L99I变体，其催化效率提高了50倍。随后通过ProteinMPNN指导的设计和祖先序列重构，得到了L99I/I92K双突变体，其热稳定性提高了8倍，总转化数达到了122,000。分子动力学模拟揭示了这种活性和稳定性提升的结构基础。使用这种最优变体，500 mM的CMP可以在3小时内完全转化为UMP，产率为99%。这项研究展示了一种实用的、环保的UMP生产策略，并强调了如何通过基于别构机制的理性酶工程同时提高催化效率、底物特异性和工业应用性。