作者：崔亚楠、邓琛
近日，化学领域国际权威期刊Green Chemistry在线发表了我校美高梅官方赌场
发酵工业分离提取技术研发中心在双功能HMF氧化酶的挖掘和蛋白质工程改造以及FDCA的高效生物制造方向取得的创新研究成果，论文题目为“Novel iterative genome mining and engineering of a bifunctional KvVDH enable selective production of furan carboxylic acids from high-concentration 5-hydroxymethylfurfural”。该研究建立了高效、高选择性的生物催化平台，为将高浓度HMF选择性转化为各增值呋喃羧酸提供了一种有前途的方法。
HMF的合成及其催化升级被认为是从化石经济向可持续经济过渡的关键。石油基向生物基聚合物的转型亟需替代用于生产PET的对苯二甲酸的可再生方案，其中FDCA作为PEF的直接替代单体尤为突出。本研究为了拓展呋喃羧酸的酶促合成途径，开发了“分子探针与功能介导的迭代基因组挖掘”策略，将功能酶发现率提升至 32.1%（传统同源筛选的3倍）。基于KnowVolution策略，结合计算设计和定向进化对双功能HMF氧化酶进行连续酶工程，获得了稳定性和催化性能协同提升的最佳变体M3，实现了将高浓度HMF高效、高选择性转化为HMFCA和FFCA。同时，基于酶工程的分子动力学和MM/PBSA 结合自由能计算探究了突变体催化性能提升的分子机制。最后，设计了一锅两步级联反应，实现了从高浓度HMF（90 mM）高效合成FDCA。这项研究探索了更广泛的酶催化剂，开发的生物催化工艺在高浓度HMF存在下展现出优异的选择性和呋喃羧酸收率，有助于推动呋喃羧酸在生物基化学品生产中的绿色应用。
美高梅官方赌场
赵黎明教授和邓琛讲师为论文共同通讯作者，博士研究生崔亚楠为论文第一作者。本成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市2024年度“科技创新行动计划” 合成生物学领域项目、华理-京博应用技术联合研究院探索课题的支持。
原文链接：//doi.org/10.1039/D5GC06172E