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N-取代-α-氨基酸及其衍生物是许多生物活性物质的关键结构单元，如多肽或模拟肽的N-甲基化衍生物往往具有更好的代谢稳定性、细胞膜通透性及口服生物利用度。然而，已报道的酶促不对称合成N-取代-α-氨基酸的方法存在只能合成（S）-构型产物、底物谱窄等问题。
天津工业生物所在解析酶-电极界面电子传递方面取得新进展（图）
生物-电极 四亚基氢酶 电化学法
2023/2/8
生物-电极在生物电池、生物传感和生物电合成等方面都有重要应用。在酶-电极构建过程中，为实现高效生物电子传递，需要设计一定的结合驱动力、合理的酶-电极交互方式和稳定的界面微环境。根据Marcus电子传递理论，传递距离和电势差是制约传递速率的重要因素。由于酶分子复杂的表面理化性质和结构组成，研究酶-电极界面上酶与电极的结合方式和互作机制，使酶以特定空间取向固定于电极，对实现高效生物电子传递和提高酶-电...
天津工业生物所在醇脱氢酶不对称催化机制解析方面取得新进展（图）
醇脱氢酶 酶催化剂 嗜热厌氧杆菌
2023/2/8
在化学和医药领域，温和条件下高效合成手性化合物具有重要的应用前景，但依然面临挑战。生物催化剂具备特有的高效性和专一性，得到了科研工作者的高度重视。酶催化剂被广泛用于不对称还原反应中，其中识别立体选择性开关作用的关键残基是实现对手性精准控制的关键。
天津工业生物所在胺脱氢酶改造方面取得进展（图）
胺脱氢酶 手性氨基醇 等极端反应
2023/2/8
手性氨基醇作为重要的结构元件，已经被广泛应用于合成药物和生物活性分子。前手性酮可与无机氨发生不对称还原胺化反应，从而产生手性氨基醇。在传统化学合成过程中，这类反应主要依赖于化学还原剂或有机金属催化剂，但受限于立体选择性低、生成副产物醇以及需要在高温高压等极端反应条件。
天津工业生物所在利用体外多酶转化麦芽糖进行生物制造方面取得新进展（图）
多酶转化 麦芽糖 生物制造
2023/2/7
体外多酶催化合成系统是模仿微生物体内代谢途径，在无细胞环境中组合一系列酶及辅酶，遵循所设计的反应路径将底物转化为目标化合物的新型生物制造平台。这类系统可调控性强、副反应少、产品得率高、反应速度快，在生物制造领域展现出日益增强的潜力。近年来，研究人员以纤维素、淀粉、蔗糖等为底物，通过底物磷酸化成功转化为磷酸葡萄糖，之后通过多酶级联催化可进行氢气、生物电、稀少糖等产品的体外生产。麦芽糖是一种天然二糖，...
天津工业生物所在优化糖基化酶碱基编辑器方面取得新进展（图）
糖基化酶 糖基化酶 碱基编辑器
2023/2/7
GBE编辑器可实现碱基C-to-G的编辑，但其仍存在碱基编辑效率偏低、靶向位点范围受限等问题，这大大限制了GBE碱基编辑器的应用。因此，亟需对现有糖基化酶碱基编辑器进行优化，开发出碱基编辑效率高、靶向位点范围广的GBE突变体。
托法替布（Tofacitinib）是一种口服蛋白酪氨酸激酶抑制剂，被批准用于治疗类风湿性关节炎、活动性牛皮癣关节炎和溃疡性结肠炎，2021年全球销售额达到24.37亿美元。托法替尼的分子结构中包含两个合成砌块，即(3R，4R)-3-氨基-N，4-二甲基哌啶和4-取代吡咯并[2，3d]嘧啶。其中，具有两个连续手性中心的哌啶基团是合成托法替尼的主要成本来源。因此，大多数的研究致力于(3R，4R)-3-...
天津工业生物所等在解脂耶氏酵母代谢模型方面取得新进展（图）
解脂耶氏酵母 代谢工程 糖酵解
2023/2/7
解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）是一种非常规酵母，具有胁迫耐受性强、底物利用谱广、乙酰辅酶A和还原力供给充足等特点，被认为是生物合成的理想底盘。近年来的研究大都致力于解脂耶氏酵母代谢工程改造，缺少对细胞代谢机制的系统研究。
天津工业生物所在羧酸还原酶催化合成内酰胺研究方面取得新进展（图）
羧酸还原酶 内酰胺 心血管疾病
2023/2/7
内酰胺是抗生素、抗肿瘤以及治疗心血管疾病等药物分子的重要砌块。传统内酰胺合成方法通常依赖于石油化学产品，能源消耗大，而且反应条件比较苛刻。近年来，科研人员致力于开发合成内酰胺合成的生物酶催化剂，但原本催化还原酸类底物为醛产物的羧酸还原酶（CAR）能否应用于内酰胺合成鲜有报道。
手性杂环化合物广泛应用于合成化学、天然产物、医药、农药与材料等领域，其中手性氮/氧杂环化合物是许多生物及生理活性分子的核心结构单元。目前关于手性氮/氧杂环化合物的合成主要涉及金属催化与有机小分子催化，而近年来，通过计算设计与改造的生物催化方法已经成为研究的热点。
天津工业生物所等在塑料降解酶的蛋白结构和分子改造方面取得新进展（图）
塑料降解酶 蛋白结构 晶体结构
2023/2/7
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是目前全球应用最广泛的合成聚酯，被广泛用于饮料、食品包装材料以及纺织纤维。然而，其废弃物不可自然降解，导致了较严重的环境污染。利用环境友好的生物法将废弃塑料降解为较低分子量单体，进行循环利用，能显著促进节能减排，助力碳中和目标的实现。
天津工业生物所等利用过渡态理论在酶设计与改造方面取得新进展（图）
生物酶 酶设计 几丁质酶
2023/2/7
生物酶是现代生物技术的“芯片”，其具有催化效率高、反应条件温和、专一性强以及能耗和化学污染少等特点，广泛应用于轻工、化学品、医药、食品、环境、饲料、能源等领域。天然酶资源丰富，但它们的催化能力与工业生产的需求仍存在差距。近年来酶的定向进化技术和计算酶设计已经在酶属性的改造方面取得了重要进展，但这些方法仍然需要依靠大量的实验劳动力和专业的计算才能完成。
(R)-3-氨基丁醇是一类重要的药物中间体，可用于合成第三代抗艾滋药物杜鲁特韦、抗肿瘤药物4-甲基环磷酰胺等药物分子。目前(R)-3-氨基丁醇主要通过化学法合成，存在环境不友好、产物手性较差以及反应条件较为苛刻等缺点。作为替代方案，胺脱氢酶可利用无机氨作为胺供体，不对称胺化合成手性胺醇，且副产物只有水分子。因此，开发生物酶法催化合成该类手性砌块受到研究者的青睐。
氢转移在生化反应中起着至关重要的作用。前期科研工作者已研究并报导了多种形式的酶介导氢转移反应，并揭示了氢负离子转移（Hydride transfer，HT）与氢质子转移（Proton transfer，PT）过程耦合的重要性。实验结果表明参与HT或PT路径的残基突变通常会导致活性降低或失活。然而通过缩短氢转移路径能否提升酶催化效率等关键科学问题尚缺乏深入研究。
天津工业生物所在酿酒酵母合成甲基酮方面取得新进展（图）
酿酒酵母 甲基酮 信息素类杀虫剂
2023/2/7
甲基酮是一类脂肪酸衍生物，可用作信息素类杀虫剂，也被用于香精、香料、化学合成中间体以及生物燃料调和剂。由于植物提取效率低，甲基酮主要通过烃类的化学氧化合成。代谢工程和合成生物学的发展，为利用微生物平台合成甲基酮提供了可能。