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Aromatic L-amino acid decarboxylases: mechanistic features and microbial applications

色胺 芳香族氨基酸 单胺类神经递质 酪胺 芳香植物 氨基酸 生物化学 生物 微生物代谢 生物胺 芳香族L-氨基酸脱羧酶 细菌 多巴胺 化学 血清素 植物 神经科学 受体 遗传学
作者
Shunsheng Han,Jong‐Shik Shin
出处
期刊:Applied Microbiology and Biotechnology [Springer Nature]
卷期号:106 (12): 4445-4458 被引量:3
标识
DOI:10.1007/s00253-022-12028-4
摘要

Aromatic L-amino acid decarboxylases (AADCs) catalyze the conversion of aromatic L-amino acids into aromatic monoamines that play diverse physiological and biosynthetic roles in living organisms. For example, dopamine and serotonin serve as major neurotransmitters in animals, whereas tryptamine and tyramine are essential building blocks for synthesizing a myriad of secondary metabolites in plants. In contrast to the vital biological roles of AADCs in higher organisms, microbial AADCs are found in rather a limited range of microorganisms. For example, lactic acid bacteria are known to employ AADCs to achieve intracellular pH homeostasis and engender accumulation of tyramine, causing a toxic effect in fermented foods. Owing to the crucial pharmaceutical implications of aromatic monoamines and their derivatives, synthetic applications of AADCs have attracted growing attention. Besides, recent studies have uncovered that AADCs of human gut microbes influence host physiology and are involved in drug availability of Parkinson's disease medication. These findings bring the bacterial AADCs into a new arena of extensive research for biomedical applications. Here, we review catalytic features of AADCs and present microbial applications and challenges for biotechnological exploitation of AADCs. KEY POINTS: • Aromatic monoamines and their derivatives are increasingly important in the drug industry. • Aromatic L-amino acid decarboxylases are the only enzyme for synthesizing aromatic monoamines. • Microbial applications of aromatic L-amino acid decarboxylases have drawn growing attention.
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