1. 酰胺酶简介

酰胺酶(Amidases,AMDs)又称为酰胺水解酶(Amidohydrolases)，能够水解酰胺键(CO-NH)，生成相应的酸和氨。

根据蛋白质结构，酰胺酶可分为酰胺酶标签(AmidaseSignature,AS)超家族、碳-氮水解酶超家族、N-端亲核酰胺水解酶超家族等38种不同的超家族。目前研究较多的酰胺酶家族分别是来自碳-氮水解酶超家族的腈水解酶家族和来自酰胺酶标签超家族的酰胺酶标签家族[1,2]。

腈水解酶家族中的酰胺酶通常为同源四聚体或六聚体，具有αββα三明治结构，其催化中心为保守的Cys-Lys-Glu催化三联体[3]。

酰胺酶标签家族中的酰胺酶通常为同源二聚体或八聚体，具有高度保守的GGSS结构域和一个特征性高度保守的标签序列(AS序列)，其催化中心为保守的Ser-cisSer-Lys催化三联体[4]。

酰胺酶的底物范围很广，可以水解各种天然及人工合成的脂肪族和芳香族酰胺。

实例1、制备活性HIV蛋白酶抑制剂中间体[5]

实例2、制备治疗糖尿病的丙酮酸脱氢酶激酶抑制剂中间体[6]

实例3、制备肾脱氢二肽酶抑制剂西司他丁中间体[7]

酰胺酶作为绿色生物催化剂，在生成手性羧酸及其衍生物方面具有高的区域、对映和化学选择性的特点，使得反应过程具有诸多优势：①反应没有副产物形成；②反应为一步酶法，工艺简单；③反应条件温和。

02酰胺酶催化机理[2]

Maestracci发现来自Brevibacteriumsp.R312的酰胺酶的催化机理符合“Bi-BiPing-Pong”机制。酰胺酶率先与底物中的酰胺结合，生成中间体并释放氨。随后，生成的中间体与底物中的水、羟胺或肼，分别生成产物羧酸、异羟肟酸或酸酰肼。最后，产物被释放，酰胺酶恢复成初始状态(见图1)。

图1.酰胺酶的“Bi-BiPing-Pong”机制[8]

不同超家族的酰胺酶的催化机理基本一致，但催化过程存在部分差异：腈水解酶家族酰胺酶的催化三联体为Cys-Lys-Glu，质子化的Glu负责质子的传递和增强Cys的亲核性，Cys负责亲核进攻底物并生成底物-酶复合物，Lys负责稳定该复合物[9]。而酰胺酶标签家族酰胺酶的催化三联体为Ser-cisSer-Lys，Ser负责亲核进攻底物，cisSer与Lys则构成质子传递网络。酰胺酶的催化模式还会因为Lys残基侧链是否带正电分为去质子化Lys(Lys-NH2)介导的广义碱催化模式和质子化Lys(Lys-NH3+)介导的广义酸催化模式[10]。

03酰胺酶酶库和酶开发服务

尚科生物从2007年来就专注于生物酶和生物催化技术以及合成生物学技术的开发与应用研究。尚科生物现有的酰胺酶酶库（尚科生物代号：ES-AMD）中包含20种不同的酰胺酶，可以为客户提供酶筛选、酶促反应工艺优化、酶改造和生产供应服务。

四、参考文献

[1]RigdenDJ,JedrzejasMJ,GalperinMY.TrendsinBiochemicalSciences,2003,28(5):230-234.

[2]王淼,两种酰胺酶的克隆表达、性质表征及复性研究.[D].北京:中国石油大学,2022.

[3]KimaniS.W.,AgarkarV.B.,CowanD.A.,etal.ActaCrystallographicaSectionDBiologicalCrystallography,2007,63(10):1048-1058.

[4]吴哲明,金建强,郑仁朝.生物加工过程,2018,16(1):38-48.

[5]EichhornE,RoduitJP,ShawN.TetradronAsymmetry,1997,8:2533-2536.

[6]ShawNM,NaughtonA,RobinsK,etal.OrgProcResDev,2002,6:497-504.

[7]郑仁朝,立体选择性酰胺酶的筛选及其动力学拆分制备(S)-(+)-2,2-二甲基环丙烷甲酰胺的研究.[D]浙江:浙江工业大学,2007.

[8]FournandD,ArnaudA.JournalofAppliedMicrobiology,2010,91(3):381-393.

[9]金建强,吴哲明,郑仁朝.发酵科技通讯,2017,46(03):170-177.

[10]SejeongS,Tae-HeeL,Nam-ChulH,etal.TheEMBOJournal,21(11):2509-2516.

责任编辑：青霉素

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