Чистые хиральные амины являются важными строительными блоками в синтезе некоторых фармацевтических препаратов, агрохимикатов и других химических соединений. Аминтрансаминазы (ATA) привлекают все большее внимание как полезные инструменты для эффективного производства хиральных аминов. В частности, R-стереоспецифический ATA (R-ATA), тип ATA, который продуцирует только R-хиральные амины, имеет большое коммерческое значение.
В 2010 году две фармацевтические компании США создали вариант R-ATA, позволяющий синтезировать в промышленных масштабах ситаглиптин, лекарство от диабета 2 типа. Усовершенствованный фермент позволил увеличить ежедневный объем производства на 53% и снизить общую стоимость на 19% по сравнению с химическим подходом, традиционно используемым для синтеза ситаглиптина.
Однако, как промышленно важный фермент R-ATA распознает свой субстрат, и другие детали оставались неясными.
Исследовательская группа профессора Масару Танокура из Высшей школы сельскохозяйственных наук и наук о жизни Токийского университета в сотрудничестве с лабораториями биотехнологии и развития Kaneka Corporation определила кристаллические структуры R-ATA из бактерий, обитающих в почве и других местах. материалы, Arthrobacter sp. KNK168 (Ab-R-RTA) и продемонстрировал механизм распознавания субстрата и субстратную специфичность R-ATA. Уникальной характеристикой ATA является то, что они распознают два разных субстрата в одном и том же активном центре, и было обнаружено, что остаток активного центра аргинин (Arg138) функционирует на обоих субстратах.
Более того, структуры искусственного R-ATA и мутанта G136F Ab-R-ATA (созданного путем замены 136-го основания глицина на фенилаланин) показали, что петля возле каталитического сайта была целевым сайтом, что позволило изменить специфичность субстрата.
"Эти результаты должны привести к рациональному дизайну R-ATA на основе этой структурной информации для разработки новых биокатализаторов, полезных для производства разнообразных хиральных аминосоединений.
Это ускорит промышленное использование синтеза хиральных аминов с использованием R-ATA », – говорит профессор Танокура.