手性γ-氨基丁酸类化合物是合成许多药物的关键结构单元，如镇痛药普瑞巴林、骨骼肌松弛剂巴氯芬等。腈水解酶催化3-取代戊二腈去对称化水解是合成这类化合物的有效方法。目前已测试的腈水解酶对3-烷基或3-芳基戊二腈通常生成（S）-构型产物，而（R）-构型产物的对映体过量值较低。定向进化是实现酶立体偏好性翻转的有效手段，但是在不损失酶活的基础上实现其立体选择性的翻转仍然是一大挑战。 

　　中国科学院天津工业生物技术研究所研究员朱敦明、吴洽庆及兼职研究员林建平带领的研究团队通过对来源于Synechocystis sp. PCC6803的腈水解酶（SsNIT）底物结合口袋的镜像分析，发现两个影响立体选择性的关键氨基酸残基W170与V198处于互为镜像位置，分别与底物潜手性碳原子的两个取代基团有相互作用，而且它们的体积差别较大。通过置换这两个氨基酸残基的位置，实现了该酶对3-异丁基戊二腈水解反应立体偏好性的翻转。进一步采用定点突变及组合突变，重塑了其底物结合口袋，获得了高立体选择性（>99% ee）及活性的突变体E8。该突变体高效的催化400mM浓度的3-异丁基戊二腈选择性水解，生成(R)-3-异丙基-4-氰基丁酸，分离产率97%，产物ee值大于99%。通过突变体的底物特异性研究，发现其对3-烷基及3-芳基取代的戊二腈均实现了立体选择性的翻转，尤其对烷基取代的底物显示了很高的立体选择性。该研究为腈水解酶及其它酶催化对称性化合物去对称化反应的立体选择性改造获得立体偏好性互补的酶催化剂提供了一种新的策略和方法。 

　　该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院相关项目、天津市合成生物技术创新能力提升行动项目及“合成生物学”国家重点研发计划专项的支持。相关研究成果已在AngewandteChemie International Edition 上发表。天津工业生物所助理研究员于珊珊、李金龙，副研究员姚培圆共同为论文的第一作者。 

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利用镜像策略改造腈水解酶立体偏好性