新型(R)-胺转氨酶MagAT的特性分析及底物特异性研究

《Biotechnology Letters》：Characterization and substrate specificity study of the novel (R)-amine transaminase MagAT

本研究成功克隆并异源表达新型(R)-胺转氨酶MagAT，发现其最适pH为7.0，40℃下保持高效活性及对甲醇、DMSO、氯仿的耐受性，对C3-C8脂肪胺及单环芳胺底物亲和力高，但对空间位阻底物活性显著下降。结构模拟揭示O口袋关键残基对底物特异性起关键作用，为设计更广谱转氨酶提供理论依据。

　　

摘要

手性胺类作为药物合成中的关键手性构建模块，在生物制造过程中面临着重大挑战，因为这需要高效的手性选择性合成技术。在这项研究中，我们成功从Mycolicibacterium agri中克隆并异源表达了新型的(R-胺)转氨酶MagAT。系统分析表明，该酶在pH 7.0时活性最佳，且在50 ℃下30分钟内反应速率达到最高。然而，考虑到整体热稳定性，后续实验选择了40℃作为操作温度。此外，该酶在10%甲醇、DMSO和氯仿存在下仍能保持近100%的催化活性。动力学分析显示，MagAT对底物具有较高的亲和力，其米氏常数(K_m)分别为5.13 ± 0.45 mM（对于(R-1-苯乙基-1-胺）和3.73 ± 0.34 mM（对于丙酮酸）。底物特异性研究表明，MagAT能够有效催化C3-C8脂肪胺（例如(R-2-氨基辛烷）和单环芳香胺（例如(R-1-苯乙基-1-胺）的转化，但对于空间受阻的底物（如萘胺），其催化活性显著下降。使用AlphaFold3进行的三维结构建模和分子对接分析表明，O口袋中关键残基的空间阻碍对底物特异性具有决定性影响。本研究不仅提供了一种高效的手性胺类生物合成生物催化剂，还为设计具有更广泛底物适应性的转氨酶提供了理论基础。