丙二酸单酰辅酶A途径生产3-羟基丙酸

摘要

3-羟基丙酸(3HP)被美国能源部列为12种高附加值的生物基化学品之一.当前研究的3HP生物合成途径主要有两类:一类为使用维生素B12依赖型甘油脱水酶及醛脱氢酶将甘油转化为3HP,而维生素B12价格昂贵,已经成为阻碍这一途径步入商业生产的主要缺陷之一;另一类为使用丙二酸单酰辅酶A还原酶(MCR)将脂肪酸合成中间体丙二酸单酰辅酶A转化为3HP,因而可利用多种木质纤维素水解的糖类物质为原料进行3HP的生产,但该途径3HP产量太低.通过对MCR蛋白序列的分析，将MCR拆分成了两个具有独立活性的功能片段MCR-N和MCR-C。MCR-C将丙二酸单酞辅酶A转化为丙二酸半醛，而MCR-N进一步将丙二酸半醛转化为3HP,发现MCR-C催化的反应为限速步骤，并进一步测定了MCR-C的酶动力学性质，鉴定了其催化位点和辅酶结合位点。发现MCR蛋白拆分为两个结构域后，整体催化能力有明显提高。