底物宽泛型谷氨酸脱羧酶

高效合成β-丙氨酸

经分区工程改造的EcGadB双突变体突破天然底物限制，能高效催化非天然底物合成多种非蛋白质氨基酸，同时保持出色的pH适应性和热稳定性。

Chenshuo, Song · 79695263 · Jun, Qiao · Cheng, Zhongyi · Wang, Qiong · 周哲敏 · Han, Laichuang

ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2026

参数信息

5-氨基戊酸产量

38 g/L

5-氨基戊酸转化率

97 %

技术优势

底物范围拓宽

改造后的双突变体 M4D 和 M4X 分别将非天然底物 L-天冬氨酸和 L-2-氨基己二酸高效转化为 β-丙氨酸和 5-氨基戊酸，突破了天然 GAD 只能利用谷氨酸的限制。

产量显著提升

体外粗酶体系催化生成 5-氨基戊酸的产量最高达 38 g/L，且转化率超过 97%，接近定量转化，优于全细胞催化。

保持优良稳定性

改造后的突变体在拓宽底物范围的同时，保留了野生型 GAD 出色的 pH 适应性和热稳定性，有利于实际工业应用。

策略可推广

所采用的分区工程策略（PBE）为其他 PLP 依赖性酶的底物特异性改造提供了通用框架，具有广泛的应用前景。

应用场景

• 生物催化：高效转化非天然底物合成高值胺类，替代传统化学合成路线。
• 非蛋白质氨基酸合成：直接生产 β-丙氨酸和 5-氨基戊酸等非蛋白质氨基酸，满足医药和材料前体需求。
• 酶工程：分区工程策略实现底物特异性重塑，为 PLP 酶改造提供新思路。
• 生物制造：体外粗酶体系高产量、近定量转化，易于放大用于工业化生产。