甲酸脱氢酶还可以甲酰胺再生辅因子
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发布时间：2024-12-21 22:14
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时间：2024-12-27 21:41
甲酸脱氢酶（FDH）催化甲酸盐生成二氧化碳，同时将NAD(P)+还原为NAD(P)H。FDH可以与NAD(P)H依赖性的胺脱氢酶、亚胺还原酶等级联，进行还原胺化反应。然而，在级联过程中，仅少数甲酸盐和甲酸盐酯能作为氢化物供体。多数氧化还原酶需要NADPH作为电子供体。
近期，德国波鸿鲁尔大学的Dirk Tischler等人在ACS Catalysis上发表文章，探讨了如何解锁FDH的催化多样性。该研究从甲酰胺酶催化甲酰胺水解为甲酸和氨的启发出发，对博伊丁假丝酵母的FDH进行改造，实现了裂解甲酰胺及其衍生物生成胺供体的转化。同时，他们将FDH的辅酶偏好性由NAD+转变为NADP+，使FDH能够催化N-甲基甲酰胺，同时产生电子供体和胺供体。
研究者首先通过定点诱变得到了几种不同辅酶偏好的FDH突变体，这些突变体能够催化甲酰胺、N-甲基甲酰胺和 N,N-二甲基甲酰胺裂解成二氧化碳和胺，并同时再生辅酶NAD(P)H。通过酶动力学测试和酶结构分析，解析了不同突变体的辅酶偏好性，并利用分子对接和动力学模拟推测了FDH转化甲酰胺的反应机理。
具有NADP偏好性的FDH突变体与还原性酮胺化酶级联，实现了对环己酮的还原胺化。在全细胞催化中，转化率达到72%。这项研究避免了传统级联反应进行还原胺化过程中添加额外甲酸盐和胺造成的pH难以控制的问题。同时，甲酰胺作为溶剂可以增加底物的溶解度，拓宽了FDH在生物催化中的适用性。
