抗糖尿病药物沙格列汀中间体的酶法生产
项目概况
沙格列汀是一种DPP-IV抑制剂，是治疗II型糖尿病的药物，其独特的药理机制和广泛的应用前景受到了广泛关注。2-(3-羟基-1-金刚烷基)-(2S)-氨基乙酸[2，(S)- 3-羟基金刚烷甘氨酸]是沙格列汀生产过程中的关键中间体，目前采用的化学合成方法转化率低，污染环境，而本研究团队利用基因挖掘、分子模拟技术改造酶分子和高通量筛选技术获得高性能酶分子，然后采用自组装多酶技术提高催化效率，构建了自组装高催化效率多酶系统合成沙格列汀中间体，目前已实现底物投料120 g/L，转化16 h转化率> 99%。
应用前景
沙格列汀是一种DPP-IV抑制剂，是治疗II型糖尿病的药物。于2010年3月获得美国FDA批准上市，并于2011年5月获SFDA批准进入中国市场。2021年化合物专利到期。2017年，沙格列汀在除日本以外的全球销售额为6.11亿美元，而日本地区的销售额为70亿日元。2019年，阿斯利康沙格列汀销售额为5.27亿美元。而2-(3-羟基-1-金刚烷基)-(2S)-氨基乙酸[2，(S)- 3-羟基金刚烷甘氨酸]是沙格列汀生产过程中的关键中间体。
目前该药的市场中该分子的合成是沙格列汀生产的关键步骤之一。目前采用的主要是化学合成的方法，但该方法存在转化率低、存在一定的环境污染等问题。因此，采用生物酶转化可以有效解决上述问题。
技术特点
本研究团队利用基因挖掘、分子模拟技术改造酶分子和高通量筛选技术获得高性能酶分子，并利用自组装技术将两个酶组装在一起提高其催化效率，最后将它们在一个大肠杆菌菌株里同时表达两个酶。
图1 沙格列汀关键中间体酶法合成
图2 沙格列汀关键中间体反应过程
目前已实现在5 L罐上发酵后，底物投料120 g/L，转化16 h转化率> 99%。
目前项目组正在继续优化酶和发酵体系来继续提高转化速度，同时进一步理性改造和筛选高性能的酶分子，以期实现更高浓度底物的转化。
申请和授权专利
刘夫锋，陈锐派，延文星，路福平. 苯丙氨酸脱氢酶和甲酸脱氢酶的自组装蛋白及其应用，2023.02.22，ZL202310161911.1
联系人：刘夫锋
联系电话：13752328946
邮箱地址：fufengliu@tust.edu.cn
