赖氨酸脱羧酶分子改造及固定化合成1,5-戊二胺研究进展

摘要

1,5-戊二胺又名尸胺，是一种重要的生物基聚酰胺生产原料，可以与二元羧酸缩合生成生物基聚酰胺PA5X，其性能可以与石油基聚酰胺材料媲美。生物基聚酰胺以可再生能源为底物，如淀粉、纤维素、植物油等，符合绿色可持续发展战略。1,5-戊二胺的生物合成主要包括微生物从头合成及全细胞催化两种方法，而赖氨酸脱羧酶是其生物合成中的关键酶，该酶主要包括诱导型赖氨酸脱羧酶CadA和组成型赖氨酸脱羧酶LdcC两种。赖氨酸脱羧酶是一种折叠型Ⅰ型磷酸吡哆醛（pyridoxal-5′phosphate, PLP）依赖酶，但该酶在实际反应过程中易受环境因素影响，存在活性不高、结构不稳定等问题。因此，提高赖氨酸脱羧酶催化活性及稳定性成为该领域的研究热点，主要包括分子改造以及固定化研究。文中综述了赖氨酸脱羧酶的作用机理、分子改造技术及固定化策略的研究进展，并对未来进一步提升赖氨酸脱羧酶活性及稳定性策略进行了展望，旨在实现1,5-戊二胺的高效生物制备。