生物工程学报

作者：马丽，张家硕，李春柳，周丽亚，贺莹，姜艳军，任丽梅，刘磊

单位：1河北工业大学 化工学院，天津 300130;2石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050036

关键词：手性胺;亚胺还原酶;甲酸脱氢酶;融合表达;固定化

基金：国家自然科学基金(22308083)；河北省自然科学基金(B2022202014)；中央引导地方科技发展资金(246Z2813G)

手性胺作为关键的有机合成中间体，广泛应用于药物、精细化学品及生物活性分子的合成，具有重要的工业价值。手性胺的不对称合成一直备受关注，NAD(P)H依赖型亚胺还原酶(imine reductase, IRED)具有底物范围广、高活性和立体选择性的特点，可用于不对称还原合成手性胺。本研究旨在通过构建一种高效、稳定的IRED与甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase, FDH)双酶融合表达与固定化体系，解决辅酶再生难题并提升催化效率，为手性胺的绿色合成提供新策略。该体系用于催化1-甲基-3,4-二氢异喹啉不对称还原合成(S)-1-甲基-1,2,3,4-四氢异喹啉。通过对比发现，融合表达体系的催化效果优于共表达和单独表达双酶的体系。其次，利用介孔氧化硅纳米花(mesoporous silica nanoflowers, MSN)作为载体，共价法固定化融合表达双酶，固定化时间为1.5 h且初始酶浓度为2.5 mg/mL时，蛋白负载量为193.2 mg/g。固定化酶展现出良好的pH稳定性、热稳定性和储藏稳定性。将制备的固定化酶应用于催化其他环状亚胺如1-乙基-3,4-二氢异喹啉、5-苯基-3,4-二氢-2H-吡咯、2,3,3-三甲基-3H-吲哚、2,3,3,5-四甲基吲哚和麦斯明等的不对称还原反应，转化率高于95%，对映体过量值(enantiomeric excess, e.e.)高于96%，验证了固定化融合酶催化体系在手性胺绿色高效合成中的应用潜力。本研究为手性胺的工业化生物合成提供了新思路，所开发的融合酶固定化策略对解决辅酶依赖型生物催化过程中的共性技术难题具有重要的理论与应用价值。

来源：2026年第3期

《生物工程学报》期刊编辑部

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