近期，我校生物工程学院倪晔教授团队在D-阿洛酮糖的高效制备方面取得重要进展，研究成果“Novel multienzyme cascade for efficient synthesis of D-allulose from inexpensive sucrose”正式发表于Food Bioscience (IF = 5.2) (https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.103303)。
D-阿洛酮糖是一种功能性的稀有糖，具有降血糖、降血脂等多种生理功能，在食品、医药、保健等领域都有广泛应用。为打破传统Izumoring法存在的热力学限制问题，本论文采用“磷酸化-去磷酸化”策略，构建了一条体外多酶级联生物系统用于高效合成D-阿洛酮糖。本文旨在从低廉的蔗糖出发，通过对限速酶A6PE进行筛选和分子改造以提高产率，并结合ATP再生系统降低路径的成本，从而实现D-阿洛酮糖的高效生产。
倪晔教授团队了构建体外多酶级联合成D-阿洛酮糖的路径，主要包含：蔗糖磷酸化酶（SP）、果糖激酶（FRK）、D-阿洛酮糖-6-磷酸3-差向异构酶（A6PE）和D-阿洛酮糖-6-磷酸磷酸酶（A6PP）。分别对不同来源的SP和A6PE进行筛选，选取热稳定性较高的来源于Bifidobacterium adolescentis（BaSP）和催化效率较高的来源于Pantoea sp（PspA6PE）。FRK和A6PP选择文献报道的催化效率较高的来源于Clostridium acetobutylicum（CaFRK）和Clostridium thermocellum（CtA6PP）。最后通过单因素对照试验确定该路径的限速酶为A6PE。通过对PspA6PE底物结合口袋附近关键残基进行丙氨酸扫描和定点饱和突变，筛选到突变体Y143F，10 mM蔗糖合成D-阿洛酮糖的产率为88.8%。引入ATP再生系统后，ATP浓度降至0.5 mM后，反应12 h产率为83.0%。扩大底物（蔗糖）浓度至50和100 mM，产率分别达到82.8%和70.4%。本研究为D-阿洛酮糖提供一种高效和廉价的体外合成方法。
图形摘要
倪晔教授为论文的通讯作者，我校韩瑞枝副教授为第一作者。上述研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2102700）、国家自然科学基金（31871738, 22077054）等资助。
近年来倪晔教授团队通过酶工程以及生物催化等技术，开展高效合成高值化合物方面取得丰硕成果，相关研究成果已发表在Journal of the American Chemical Society (2018)、ACS Catalysis (2020)、Chemical Engineering Journal (2018)、Bioresource Technology (2018)、ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2019)、ACS Synthetic Biology (2023)等本领域权威期刊。
