近期，我校生物工程学院周哲敏教授团队在蔗糖合酶分子改造方面取得重要进展，研究成果“Reshaping UDP-binding pocket of bacterial sucrose synthase to improve efficiency of UDP-glucose production”正式发表于Bioresource Technology (IF = 9.7) (https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132396)。
UDP-葡萄糖（UDPG）是一种重要的核苷二磷酸糖，它是生物合成各种糖苷类化合物的重要糖供体。蔗糖合酶（SuSy）广泛存在于植物和细菌中，其可以催化低成本的蔗糖合成高价值的UDPG，并且其与尿苷二磷酸糖基转移酶（UGTs）的级联催化体系更可显著提升UDPG的循环利用效率。然而现有SuSy存在显著局限性：植物SuSy虽对UDP具有较高亲和力，但其热稳定性难以满足工业化需求；而热稳定性更优的细菌SuSy却表现出较低的UDP催化活性。
针对这一技术瓶颈，研究者通过理性设计细菌SuSy的底物结合口袋，成功构建G632D/K633R双位点突变体。该工程化酶对UDP的催化活性较野生型（WT）提高8.1倍，且其热稳定性也变的更加优异。结构分析和动力学模拟显示，该突变体的底物通道入口半径扩大，且新盐桥的形成优化UDP结合口袋的微环境。该变体合成UDPG的时空产率达到127.6 g/L/h。当与糖苷转移酶共表达时，含有G632D/K633R的工程菌株在5 mM UDP条件下，UDP循环数达到3.2，比WT高2.7倍。该方法有望实现UDPG和其他相关化合物的高效合成，从而彻底改变相关的工业工艺。
刘中美教授为论文的通讯作者，我校2022级硕士生李佶珊为第一作者。上述研究得到了国家重点研发计划（2023YFC3402403）、省自然科学基金（BK20242078）等资助。
近年来周哲敏教授团队在酶工程、生物制造领域得丰硕成果。相关研究成果已发表在Advanced Science (2025,2024)、Bioresource Technology (2025), Green Chemistry (2023,2021), Food Chemistry (2024,2023)、Chemical Science(2024,2023)、等本领域权威期刊。
