红花石蒜苯丙氨酸解氨酶催化合成N-甲基-L-苯丙氨酸

背景] N-甲基-L-苯丙氨酸是一种N-烷基化芳香氨基酸，是重要的手性合成单元/中间体/组成成分，在医药、农业、食品等领域有重要应用价值的代谢产物中广泛存在。N-烷基化芳香氨基酸的合成与制备仍具有巨大的挑战。目的] 在研究加兰他敏的生物合成过程中，我们从产加兰他敏的红花石蒜中克隆并表征苯丙氨酸解氨酶LrPAL3。LrPAL3催化区域及对映选择性的氢胺化反应得到L-苯丙氨酸。通过生物信息学分析，推测LrPAL3可能催化反式-肉桂酸的一步N-甲基胺化反应得到N-甲基-L-苯丙氨酸。方法] 将反式-肉桂酸与甲胺，以及表达LrPAL3的大肠杆菌全细胞一起孵育。HPLC-DAD及HRESIMS分析表明，上述反应产物为N-甲基-苯丙氨酸。为确定该产物的立体构型，将上述催化反应放大，通过分离纯化得到该酶催化反应产物。结果] 该化合物的氢谱数据及比旋光数据与N-甲基-L-苯丙氨酸标准品的数据一致。由此说明，LrPAL3能够催化反式-肉桂酸和甲胺发生N-烷基胺化反应，区域和立体专一性地生成N-甲基-L-苯丙氨酸。结论] 本研究为手性N-烷基氨基酸的不对称合成提供了一种全新的绿色、高效生物催化剂。通过对LrPAL3的蛋白质定向进化及代谢工程，将会进一步扩展LrPAL3的催化反应范围，以多种N-烷基胺类及取代的苯基丙烯酸为底物，实现手性N-烷基-芳基氨基酸的高效区域及立体选择性生物合成。

Biocatalytic synthesis of N-methyl-L-phenylalanine by phenylalanine ammonia lyase from galanthamine-producing Lycoris radiata