01 醇腈酶简介

醇腈酶(HydroxynitrileLyase,HNL) 能够可逆地催化氰化氢(HCN)和醛酮类化合物反应生成手性氰醇化合物。

根据酶蛋白是否依赖辅酶黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavinadeninedinucleotide,FAD)，醇腈酶可分为依赖FAD的氧化还原酶类和不依赖FAD的α/β水解酶类[1]；根据酶催化获得的产物构型，醇腈酶还可以分为R型-选择性醇腈酶和S型-选择性醇腈酶。

第一个被确认晶体结构的醇腈酶来自于HeveaBrasiliensis (HbHNL)，该酶属于α/β水解酶类[2]。该酶的活性中心位于蛋白质结构中央，能够通过侧翼非极性氨基酸残基组成的狭窄通道与酶分子表面相通[3]。它的催化三联体为Ser80-His235-Asp207。

实例、合成手性氰醇[4]

手性氰醇可用于合成一系列拟肾上腺素类、拟麻黄碱类以及杀虫剂类等化合物，详见图1。图1. 

手性氰醇合成的药物醇腈酶作为绿色生物催化剂，在生产手性氰醇化合物方面展现出了诸多优势：①和化学反应相比，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，利用醇腈酶能够减少底物的浪费。

02 醇腈酶催化氰醇裂解的机理[5]

醇腈酶（HbHNL）的催化过程是可逆的，在催化手性氰醇化合物生成氰化氢(HCN)和醛酮类化合物的过程中，它的催化三联体Ser80-His235-Asp207会起到广义酸碱的作用，经历一个双质子转移的过程：

①Ser80被His235去质子化后，立刻从底物上夺得一个质子；

②底物C-C键断裂并生成酮和氰酸根阴离子(CN-)；

③CN-离子从His235处获得质子，并形成HCN。该机理还认为，在催化过程中，Lys236有助于稳定新生成的CN-离子。

图2.醇腈酶（HbHNL）的催化机理

03 醇腈酶酶库和酶开发服务介绍

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。尚科生物现有的醇腈酶酶库(尚科生物代号：ES-HNL)中包含了29种不同的醇腈酶，可以为客户提供酶筛选、酶促反应工艺优化、酶改造和生产供应等服务。