酶促反应循环烟酰胺型辅酶研究进展

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酶促反应循环烟酰胺型辅酶研究进展

作者:郑远迪惠秀娟

来源:《农民致富之友》2018年第08期

烟酰胺型辅酶作为最为常见的一种辅酶,参与到多种生物体的氧化还原反应中。在体外酶反应的过程中,辅酶的需求量很高,为了节省成本,辅酶循环路径成为了众多研究的焦点,本文选取近年来在这方面的研究进展进行总结。

1 介绍

辅酶是一种可以与酶蛋白松散结合的有机小分子,对于促进特定酶反应的过程有十分重要的意义。辅酶Ⅰ烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)与辅酶Ⅱ烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP)均为重要的核苷酸类辅酶。烟酰胺型辅酶NAD(P)H作为氧化剂或还原剂直接参与到含有氧化还原酶的酶促反应中,加快了反应速率。

但烟酰胺型辅酶NAD(P)H价格昂贵,辅酶成本往往大于产物收益,因此如何将辅酶进行循环利用是十分重要的课题。NAD+和NADP+为氧化态, NADH、NADPH为还原态,烟酰胺性辅酶循环再生的基本原理为氧化态辅酶和还原态辅酶通过加氢或脱氢的氧化还原反应相互转化。

辅酶循环研究目前有酶法,电化学法,光化学法等多种方法。根据分离难易程度,反应动力学以及反应成本等多方面考虑,在反应体系中构建多酶催化从而实现辅酶循环再生的方法最为经济实惠。

2 烟酰胺型辅酶循环

2.1 NAD+与NADH循环

NAD+参与的氧化还原反应中,起到电子和氢传递作用的主要是分子中的烟酰胺单核苷酸(NMN),可结合的酶种类较多,研究意义重大。

Francesco G. Mutti,等人在通过双酶氢借用级联将醇转化为对映体纯的胺的实验中,选择了一种高度对映选择性催化氢化的伯和仲醇,只需要两个生物催化剂,即ADH和胺脱氢酶(AmDH)。氧化还原自足循环使用铵离子/氨作为氮源并仅产生水作为副产物。级联仅需要

催化量的烟酰胺辅酶,其将氢化物从氧化步骤转移到还原步骤。该方法已成功地应用于具有反转构型的光学活性仲醇的胺化,并且在第一步与第二步反应中间实现了辅酶循环。

多酶反应步骤复杂,不局限于一组辅酶循环。Rongsheng Tao 通过由L-苏氨酸脱氨酶催化的脱氨基后续氢化反应进行L-2-氨基丁酸的生物合成,然后由L-苏氨酸由L-苏氨酸与甲酸脱

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