01 醇腈酶簡(jiǎn)介

醇腈酶(HydroxynitrileLyase,HNL) 能夠可逆地催化氰化氫(HCN)和醛酮類化合物反應(yīng)生成手性氰醇化合物。

根據(jù)酶蛋白是否依賴輔酶黃素腺嘌呤二核苷酸(Flavinadeninedinucleotide,FAD)，醇腈酶可分為依賴FAD的氧化還原酶類和不依賴FAD的α/β水解酶類[1]；根據(jù)酶催化獲得的產(chǎn)物構(gòu)型，醇腈酶還可以分為R型-選擇性醇腈酶和S型-選擇性醇腈酶。

第一個(gè)被確認(rèn)晶體結(jié)構(gòu)的醇腈酶來(lái)自于HeveaBrasiliensis (HbHNL)，該酶屬于α/β水解酶類[2]。該酶的活性中心位于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中央，能夠通過(guò)側(cè)翼非極性氨基酸殘基組成的狹窄通道與酶分子表面相通[3]。它的催化三聯(lián)體為Ser80-His235-Asp207。

實(shí)例、合成手性氰醇[4]

手性氰醇可用于合成一系列擬腎上腺素類、擬麻黃堿類以及殺蟲劑類等化合物，詳見圖1。圖1. 

手性氰醇合成的藥物醇腈酶作為綠色生物催化劑，在生產(chǎn)手性氰醇化合物方面展現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì)：①和化學(xué)反應(yīng)相比，酶法生成的氰醇化合物的手性值高；②和脂肪酶拆分法相比，利用醇腈酶能夠減少底物的浪費(fèi)。

02 醇腈酶催化氰醇裂解的機(jī)理[5]

醇腈酶（HbHNL）的催化過(guò)程是可逆的，在催化手性氰醇化合物生成氰化氫(HCN)和醛酮類化合物的過(guò)程中，它的催化三聯(lián)體Ser80-His235-Asp207會(huì)起到廣義酸堿的作用，經(jīng)歷一個(gè)雙質(zhì)子轉(zhuǎn)移的過(guò)程：

①Ser80被His235去質(zhì)子化后，立刻從底物上奪得一個(gè)質(zhì)子；

②底物C-C鍵斷裂并生成酮和氰酸根陰離子(CN-)；

③CN-離子從His235處獲得質(zhì)子，并形成HCN。該機(jī)理還認(rèn)為，在催化過(guò)程中，Lys236有助于穩(wěn)定新生成的CN-離子。

圖2.醇腈酶（HbHNL）的催化機(jī)理

03 醇腈酶酶庫(kù)和酶開發(fā)服務(wù)介紹

尚科生物從2007年來(lái)就專注于生物酶和生物催化技術(shù)以及合成生物學(xué)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用研究。尚科生物現(xiàn)有的醇腈酶酶庫(kù)(尚科生物代號(hào)：ES-HNL)中包含了29種不同的醇腈酶，可以為客戶提供酶篩選、酶促反應(yīng)工藝優(yōu)化、酶改造和生產(chǎn)供應(yīng)等服務(wù)。