近期，我校生物工程学院丁重阳教授课题组在催化合成甘露糖糖供体的新酶创制及其高效级联应用方面取得重要进展，研究成果“Artificially created UDP-glucose 2-epimerase enables concise UDP/GDP-mannose production via the synthase–epimerase route” 正式发表于ACS Catalysis （IF = 11.3）（https://doi.org/10.1021/acscatal.4c06698）。
核苷酸糖供体是一种活化形式的单糖，可在糖基转移酶催化下用于合成多/寡糖及多种糖缀合物，广泛应用于制药、化妆品和食品工业等众多领域。核苷酸二磷酸甘露糖（NDP-Man）是重要的甘露糖基供体，主要包括鸟苷二磷酸甘露糖（GDP-Man）和尿苷二磷酸甘露糖（UDP-Man）两种形式。GDP-Man是合成含甘露糖基多/寡糖及糖缀合物的关键供体；。UDP-Man其自身也参与了特定器官中的蛋白糖基化反应，有望作为一种理想的甘露糖基供体。目前含甘露糖基多/寡糖或糖缀合物的规模化合成仍受到极大限制，其主要原因在于甘露糖基供体不易获取且价格昂贵，这也是目前高效快速获取含甘露糖基多寡糖及糖缀合物所面临的挑战之一。传统的UDP/GDP-Man体外生物合成途径较为复杂，涉及到多步酶催化及多种底物，反应时间通常需24h以上，实现规模化UDP/GDP-Man合成仍亟需开发高效稳健的合成路线。
通过催化UDP-Glc的2位异构生产UDP/GDP-Man，有望实现甘露糖供体的简洁高效生产，但目前仍未在自然界发现相应的2位异构化酶。本研究由CDP-泰威糖2-异构酶（stTyvE）出发，通过碱基识别区重设计、底物隧道入口重置、糖环旋转空间扩增等多维度设计与改造获得了Glc2E。该酶表现出优异的异构化能力，可将55.63% UDP-Glc转化为UDP-Man，而在初始酶stTyvE中仅有痕量UDP-Glc被转化；同时Glc2E对GDP-Glc的转化率也达了23.94%，实现由无到有的突破。进一步基于合酶-异构酶这一理论路线，利用蔗糖合酶（SuSy）与Glc2E级联，反应2.5 h UDP-Man时空产率达到最高，为8.05 g/L/h，产物终浓度为22.54 g/L；同时该路线也成功实现了GDP-Man合成，产量达到3.49 g/L；为生产具有成本竞争力的甘露糖基供体开辟了一条以蔗糖为原料的两步反应的简洁合成途径。
生物工程学院2020级博士研究生马忠宝、2024级博士后赵丽婷为论文共同第一作者，丁重阳教授为论文的通讯作者。近年来，丁重阳教授课题组在基于食药用真菌天然产物与酶资源的开发与应用上取得一系列原创性研究成果，部分成果已发表在ACS Catalysis（2024）、Carbohydrate polymers（2021）、Food Hydrocolloids（2023, 2024）、Journal of Hazardous Materials（2022）、Trends in food science & technology（2021）、Food Chemistry（2024）等本领域权威期刊。
