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倪晔教授团队在Food Bioscience发表以蔗糖底物通过多酶级联催化高效合成D-阿洛酮糖研究成果

来源:   文图:韩瑞枝 审核:聂尧发布时间 :2024-03-04  点击量:

近期,我校hjc356黄金城首页线路倪晔教授团队在D-阿洛酮糖的高效制备方面取得重要进展,研究成果“Novel multienzyme cascade for efficient synthesis of D-allulose from inexpensive sucrose”正式发表于Food Bioscience (IF =/info/1021/ /5.2) (https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.103303)。

D-阿洛酮糖是一种功能性的稀有糖,具有降血糖、降血脂等多种生理功能,在食品、医药、保健等领域都有广泛应用。为打破传统Izumoring法存在的热力学限制问题,本论文采用磷酸化-去磷酸化策略,构建了一条体外多酶级联生物系统用于高效合成D-阿洛酮糖。本文旨在从低廉的蔗糖出发,通过对限速酶A6PE进行筛选和分子改造以提高产率,并结合ATP再生系统降低路径的成本,从而实现D-阿洛酮糖的高效生产。

倪晔教授团队了构建体外多酶级联合成D-阿洛酮糖的路径,主要包含:蔗糖磷酸化酶(SP)、果糖激酶(FRK)、D-阿洛酮糖-6-磷酸3-差向异构酶(A6PE)和D-阿洛酮糖-6-磷酸磷酸酶(A6PP)。分别对不同来源的SPA6PE进行筛选,选取热稳定性较高的来源于Bifidobacterium adolescentisBaSP)和催化效率较高的来源于Pantoea spPspA6PE)。FRKA6PP选择文献报道的催化效率较高的来源于Clostridium acetobutylicumCaFRK)和Clostridium thermocellumCtA6PP)。最后通过单因素对照试验确定该路径的限速酶为A6PE。通过对PspA6PE底物结合口袋附近关键残基进行丙氨酸扫描和定点饱和突变,筛选到突变体Y143F10 mM蔗糖合成D-阿洛酮糖的产率为88.8%。引入ATP再生系统后,ATP浓度降至0.5 mM后,反应12 h产率为83.0%。扩大底物(蔗糖)浓度至50100 mM,产率分别达到82.8%70.4%。本研究为D-阿洛酮糖提供一种高效和廉价的体外合成方法。

图形摘要

倪晔教授为论文的通讯作者,我校韩瑞枝副教授为第一作者。上述研究得到了国家重点研发计划(2021YFC2102700)、国家自然科学基金(31871738, 22077054)等资助。

近年来倪晔教授团队通过酶工程以及生物催化等技术,开展高效合成高值化合物方面取得丰硕成果,相关研究成果已发表在Journal of the American Chemical Society (2018)ACS Catalysis (2020)Chemical Engineering Journal (2018)Bioresource Technology (2018)ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2019)ACS Synthetic Biology (2023)等本领域权威期刊。




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