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近期，我校生物工程学院陈献忠教授团队在熊去氧胆酸的高效制备方面取得重要进展，研究成果“Boosting the biosynthesis of ursodeoxycholic acid via a novel 7β-hydroxysteroid dehydrogenase from Olsenella sp. and biotransformation systematic optimization”正式发表于ACS Sustainable Chemistry & Engineering (IF = 7.1) 。![]()
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熊去氧胆酸（UDCA）是临床上广泛使用的药物成分，作为胆汁酸它能溶解胆固醇结石，在治疗胆汁淤积性疾病时，改善肝功能。7β-羟基类固醇脱氢酶（7β-HSDH）作为酶法合成UDCA的关键酶，可将C-7位点上酮羰基还原成β取向的羟基。但关于7β-HSDH的报道数量有限，工业上应用的来源仅有一两种同时，7β-HSDH的转化效率偏低成为了生产UDCA的限速环节。因此，新型7β-HSDH酶的挖掘及催化工艺的优化对于UDCA的高效生产具有重要意义。
陈献忠教授团队针对上述问题，首先，筛选获得来自Olsenella sp.的 7β-HSDH_Osp，其具有优良的酶学特性（如高转化率），并在大肠杆菌中实现了高效异源表达。与7α-羟基类固醇脱氢酶结合，在辅因子自循环、7β-HSDH_Osp和7α-HSDH_Cd单独表达的“一锅法”催化系统的最佳条件下，催化鹅去氧胆酸（CDCA）为UDCA的转化率达到68.3%。对于使用辅因子自循环并共表达7β-HSDH_Osp和7α-HSDH_Cd的级联“一锅法”催化系统，通过全细胞催化从CDCA到UDCA的转化率高于游离酶的转化率。辅因子NADH再生系统比辅因子NADPH再生系统，更有利于7β-HSDH_Osp催化CDCA生产中间体7K-LCA。使用辅因子再生、共表达7α-HSDH_Es和LDH以及7β-HSDH_Osp和GDH的“一锅两步法”反应，其催化CDCA到UDCA的转化率最高，达81%。与单独表达 HSDH（7β-HSDH_Osp 和 7α-HSDH_Es）和偶联酶的辅因子再生相比，通过“一锅两步法”反应，催化CDCA至UDCA的转化率达90.25%。基于上述优化后催化工艺，可以实现高浓度（100 g·L-1）CDCA到UDCA的高效转化，其转化率达到84%。本研究获得的7β-HSDH_Osp及其优化的UDAC催化生产工艺对其绿色工业生产具有重要意义。![]()
▲ 图形摘要
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陈献忠教授团队的杨海泉副教授为论文的通讯作者，我校2020级硕士生刘万隆为第一作者。上述研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2100200）等资助。
近年来陈献忠教授团队以合成生物学科学理论为指导，在系统开展高效合成高值化合物细胞工厂构建及产业化方面取得丰硕成果，相关研究成果已发表在Metabolic Engineering、Bioresource Technology、Green Chemistry、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、International Journal of Biological Macromolecules、Biotechnology Advances等本领域权威期刊。
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文图 | 刘万隆
编辑 | 刘 垚
审核 | 聂 尧
责编 | 韩 俊
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