Directed Evolution of an (R)‐Selective Transaminase Toward Higher Efficiency of Sitagliptin Analog Biosynthesis

磷酸西他列汀 饱和突变 化学 定向进化 胺化 位阻效应 基质(水族馆) 立体化学 转氨酶 热稳定性 组合化学 生物催化 还原胺化 生物化学 催化作用 突变体 生物 生物技术 反应机理 二甲双胍 胰岛素 生态学 基因
作者
Dongxu Jia,Lei Zang,Cheng Ni,Jiale Wang,Hou‐Yong Yu,Zhi‐Qiang Liu,Yu‐Guo Zheng
出处
期刊:Biotechnology and Bioengineering [Wiley]
卷期号:122 (7): 1735-1746 被引量:1
标识
DOI:10.1002/bit.28988
摘要

ABSTRACT Transaminase (TA)‐catalyzed asymmetric amination is considered as a green chemistry approach to synthesize pharmaceutical analogs, but their ability to accept substrate for catalyzing sterically hindered ketones remains a challenge. Sitagliptin is an antihyperglycemic drug to treat type II diabetes. Herein, we exploited an efficient ( R )‐selective TA to biosynthesize sitagliptin analog ( R )‐3‐amino‐1‐morpholino‐4‐(2,4,5‐trifluorophenyl)butan‐1‐one. Starting from a previously constructed ( R )‐ATA5, two rounds of directed evolution were performed through combining error‐prone PCR, site‐directed saturation and combinatorial mutagenesis. The resultant variant ATA5/F189H/S236T/M121H showed a 10.2‐fold higher activity and a 4‐fold improved half‐life at 45°C. Crucially, the variant was able to either catalyze the amination of 700 mM substrate with a conversion up to 93.1% and product e.e .> 99% in a cosolvent reaction system, or biotransform 200 mM substrate with a conversion of 97.6% and product e.e .> 99% in a cosolvent‐free system. Furthermore, the structural analysis gave insight into how the mutations affected enzymatic activity and thermostability. This study, which consists of constructing a robust ( R )‐selective TA and the new synthesis route with the highest conversion ever reported, provides a reference for industrial manufacturing sitagliptin analog.
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