【机读机译|文献速递】改造α-氧胺合成酶拓宽底物范围降低合成成本

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省流版文稿：
碳-碳键形成是有机合成的重要组成部分，绿色、高效的生物催化方法受到高度重视。α-氧胺合成酶（AOSes）是一类依赖磷酸吡哆醛（PLP）的酶，能够催化氨基酸与酰基辅酶A硫酯的缩合反应生成α-氨基酮。尽管这些酶具有潜力，但其狭窄的底物特异性和对昂贵辅因子的依赖限制了其应用。本文通过结构引导工程改造了来自热微菌（Thermus thermophilus）的AOS酶（ThAOS），显著扩展了其底物范围并提高了催化效率。
研究团队首先通过UV-Vis光谱分析ThAOS与多种氨基酸底物的结合情况，并使用高通量动力学测定DTNB试剂监测CoASH释放。接着，团队进行了结构引导的定点突变，针对PLP结合位点附近的缬氨酸79（V79）进行了改造，生成了ThAOS V79A和V79G变体。随后，利用这些变体进行了底物特异性和催化效率的筛选和表征，发现其对多种天然和非天然氨基酸底物表现出显著的催化活性。晶体结构分析显示，改进后的ThAOS V79A变体与PLP:青霉胺外亚胺配体结合时的活性位点结构变化微小，但显著增强了其底物结合能力和催化活性。
此外，研究还发现，这些突变体能够使用廉价的N-乙酰胱氨酸（SNAc）替代昂贵的酰基辅酶A硫酯进行反应，从而进一步降低了合成成本。通过合理设计和饱和突变，ThAOS酶的底物特异性和催化效率得到了显著改善。这一研究展示了结构引导工程在酶改造中的潜力，为开发高效、低成本的生物催化剂提供了新思路。