德国《应用化学》杂志报道我校生物催化剂分子改造研究成果

我校生物工程学院生物反应器工程国家重点实验室、上海生物制造技术协同创新中心许建和教授课题组，在生物催化剂分子改造及其应用方面的研究取得了突破性进展。他们与我校药学院曾步兵教授课题组、中国科学院上海有机化学研究所周佳海研究员课题组协同创新的成果“A Smart Library of
Epoxide Hydrolase Variants and the Top Hits for Synthesis of (S)-β-Blocker
Precursors” (环氧水解酶突变体库的构建及其在(S)-β-阻断剂前体合成中的应用)，近日在德国《应用化学》杂志上发表(Angew. Chem. Int.
Ed. 2014, http://dx.doi.org/10.1002/anie.201402653)。

多年来许建和教授课题组在环氧水解酶等生物催化剂的资源挖掘及合成应用领域取得了一系列研究进展，此次发表的研究成果是对前期工作的拓展和创新。该课题组早在15年前，即在一国际合作项目资助下，针对心血管药物中间体的酶促合成，从土壤中筛选得到一株产环氧水解酶的巨大芽孢杆菌ECU1001，2010年该酶的基因被成功克隆并在大肠杆菌中实现过量表达。2011年通过与上海有机化学研究所合作，研究人员首先解析了该酶的三维晶体结构以及酶与底物类似物结合状态下的晶体结构，随后以提高大位阻环氧底物的催化效率为目标，基于晶体结构对该酶的活性中心进行理性设计和重构，成功构建了一系列可应用于不对称合成心血管药物β-blocker手性前体的环氧水解酶突变体库，且活性较突变前提高6~430倍。该成果的亮点在于，从单一的酶分子出发，即可针对不同尺寸的环氧化合物，量身订制出特需的酶突变体，从而有效地拓宽了酶的应用范围。

 
 
图片说明：环氧水解酶突变体库的构建及其在(S)-β-阻断剂前体合成中的应用

该项工作凸显了酶的结构解析和理性设计在蛋白质工程领域的应用价值，展现了生物催化剂的巨大潜力及在有机合成中的广阔应用前景，是一项生物工程与有机化学、结构生物学跨学科深度交叉合作的典型案例。该工作由我校与上海有机化学研究所联合攻关，由博士生孔旭东等担当完成，得到了国家重大基础研究计划和国家自然科学基金的资助。