近期，我校生物工程学院穆晓清副教授团队在利用胺脱氢酶制备芳香族手性胺药物中间体方面取得重要进展，研究成果“Iterative alanine scanning mutagenesis confers aromatic ketone specificity and activity of L-amine dehydrogenases”正式发表于ChemCatChem（IF=5.686）（https://doi.org/10.1002/cctc.202101558）。
手性胺是许多重磅药物合成的关键中间体或手性砌块，美国食品和药物管理局公布的目前使用的药物中约40%含有手性胺成分。芳香族手性胺在生物体内能够参与众多氧化还原反应，在生物系统的代谢和调节中具有多种生理药物活性，因此在药物合成中备受欢迎。胺脱氢酶（AmDH）可催化前手性酮与游离氨直接胺化合成手性胺，绿色化学研究所药学圆桌会议的评估报告指出该反应是绿色可持续制药领域最具吸引力的反应之一。然而，目前报道的AmDH的种类极少，且可催化的芳香酮底物谱狭窄，极大的制约了其在药物中间体合成中的应用。
穆晓清副教授团队通过对来自蜡状芽孢杆菌的Bacillus cereus的重组L-BcAmDH进行分子改造，获得了显著拓宽芳香酮底物谱的突变体。通过采用底物行走策略结合开发的双邻近残基筛选策略，作者成功识别了5个显著影响芳香酮底物特异性及催化活性的关键残基，通过5轮迭代丙氨酸扫描诱变策略显著扩展了L-BcAmDH的底物特异性。最终的五点突变体L-BcAmDH-A115G/T136A/L42A/
V296A/V293A成功显示出对芳香酮4a, 8a, 12a和13a的特异性。突变体的对接模拟和隧道分析揭示了底物结合口袋的合理扩大以及形成的新的底物通道是特异性扩展的主要原因。该研究不仅为制备芳香族手性胺类化合物提供了高效的生物催化剂，而且所开发的双邻近残基筛选有助于研究者在蛋白质工程构建小而精的诱变文库，从而减少不必要的筛选努力。
图1 双邻近残基筛选策略
图2 L-BcAmDH底物行走示意图
穆晓清副教授为该论文的通讯作者和第一作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划项目(2021YFC2100100)、国家自然科学基金(21336009 and 21176103)、以及国家轻工技术与工程一流学科(LITE2018-09)的资助。
