01 醇腈酶簡介

醇腈酶(HydroxynitrileLyase,HNL) 能夠可逆地催化氰化氫(HCN)和醛酮類化合物反應生成手性氰醇化合物。

根據酶蛋白是否依賴輔酶黃素腺嘌呤二核苷酸(Flavinadeninedinucleotide,FAD)，醇腈酶可分為依賴FAD的氧化還原酶類和不依賴FAD的α/β水解酶類[1]；根據酶催化獲得的產物構型，醇腈酶還可以分為R型-選擇性醇腈酶和S型-選擇性醇腈酶。

第一個被確認晶體結構的醇腈酶來自于HeveaBrasiliensis (HbHNL)，該酶屬于α/β水解酶類[2]。該酶的活性中心位于蛋白質結構中央，能夠通過側翼非極性氨基酸殘基組成的狹窄通道與酶分子表面相通[3]。它的催化三聯體為Ser80-His235-Asp207。

實例、合成手性氰醇[4]

手性氰醇可用于合成一系列擬腎上腺素類、擬麻黃堿類以及殺蟲劑類等化合物，詳見圖1。圖1. 

手性氰醇合成的藥物醇腈酶作為綠色生物催化劑，在生產手性氰醇化合物方面展現出了諸多優勢：①和化學反應相比，酶法生成的氰醇化合物的手性值高；②和脂肪酶拆分法相比，利用醇腈酶能夠減少底物的浪費。

02 醇腈酶催化氰醇裂解的機理[5]

醇腈酶（HbHNL）的催化過程是可逆的，在催化手性氰醇化合物生成氰化氫(HCN)和醛酮類化合物的過程中，它的催化三聯體Ser80-His235-Asp207會起到廣義酸堿的作用，經歷一個雙質子轉移的過程：

①Ser80被His235去質子化后，立刻從底物上奪得一個質子；

②底物C-C鍵斷裂并生成酮和氰酸根陰離子(CN-)；

③CN-離子從His235處獲得質子，并形成HCN。該機理還認為，在催化過程中，Lys236有助于穩定新生成的CN-離子。

圖2.醇腈酶（HbHNL）的催化機理

03 醇腈酶酶庫和酶開發服務介紹

尚科生物從2007年來就專注于生物酶和生物催化技術以及合成生物學技術的開發與應用研究。尚科生物現有的醇腈酶酶庫(尚科生物代號：ES-HNL)中包含了29種不同的醇腈酶，可以為客戶提供酶篩選、酶促反應工藝優化、酶改造和生產供應等服務。