手性氨基醇作为重要的结构元件，已经被广泛应用于合成药物和生物活性分子。前手性酮可与无机氨发生不对称还原胺化反应，从而产生手性氨基醇。在传统化学合成过程中，这类反应主要依赖于化学还原剂或有机金属催化剂，但受限于立体选择性低、生成副产物醇以及需要在高温高压等极端反应条件。 

　　中国科学院天津工业生物技术研究所/国家合成生物技术创新中心Reetz大师工作室孙周通研究员带领团队在胺脱氢酶改造方面取得进展。在前期的工作中，团队挖掘并改造了一系列来源于氨基酸脱氢酶（AADHs）的工程胺脱氢酶（AmDHs），能够在温和的条件下，通过不对称还原胺化α-羟基酮合成手性氨基醇，且唯一的副产物是水。尽管AmDHs在不对称还原中具有高度的立体选择性（>99% ee），但其活性较差，阻碍了工业应用潜力。团队进而采用结构指导的组合活性中心迭代饱和突变策略，对嗜冷芽孢八叠球菌（Sporosarcina psychrophila）来源的胺脱氢酶（SpAmDH）进行活力改造。经过三轮迭代突变和筛选，获得了对模式底物1-羟基-2-丁酮催化性能最好的突变体wh84，其TTN（32108）和k_cat/K_m（0.346 s^-1mM^-1）分别相对于模板酶蛋白提高了3.2倍和3.9倍，且仍保持着高立体选择性（>99% ee）。经全细胞催化放大反应，可将100 mM底物1-羟基-2-丁酮高效转化为（S）-2-氨基丁醇（抗结核病药物乙胺丁醇等药物前体），转化率为99%。该工作拓展了不对称还原胺化的生物催化工具箱，同时对其它AmDH活性改造提供了一定的借鉴。 

　　上述研究得到了国家自然科学基金等项目资助，发表于Frointers in Bioengineering and Biotechnology，安徽大学客座硕士生童妃妃、天津工业生物所博士生覃宗敏和硕士生王红月为论文共同第一作者，孙周通研究员与安徽大学肖亚中教授为共同通讯作者。 

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优势突变体催化底物1-羟基-2-丁酮的（A）转化率和（B）TTN提升效果图