近期，我校生物工程学院倪晔教授团队在多酶催化合成丹参素方面取得重要进展，研究成果“Self-Sufficient in vitro Multi-Enzyme Cascade for Efficient Synthesis of Danshensu from L-DOPA”正式发表于ACS Synthetic Biology(IF = 5.249) (https://doi.org/10.1021/acssynbio.2c00552)，并被评为封面文章。
丹参素（Danshensu，DSS）是中药材丹参中主要的水溶性芳香酚酸类物质，大量的研究证实丹参素有着广泛的药理活性，在生物医药、保健品和临床中应用广泛。临床应用主要用于心肌的保护、抗动脉粥样硬化、抗血小板聚集和血栓形成、抗癌、肝脏的保护、抗炎症和对功能性视力的促进等。传统的物理提取丹参素方法受限于原料植物丹参的分布及气候等因素的影响，导致成本高，产量低。因此，寻找一条低成本且高效合成丹参素的方法十分重要。
倪晔团队设计了一条体外多酶级联高效合成丹参素的新路线，并对合成丹参素的反应条件进行了优化。该路线主要包括芳香族氨基酸转氨酶（EcTyrB）、d-异构体特异性2-羟酸脱氢酶（LfD2-HDH）和谷氨酸脱氢酶（CdgluD）三个酶，以L-DOPA为底物合成DSS。该路线由三个酶促反应组成，首先是L-DOPA通过EcTyrB脱氨基生成3,4-二羟基苯丙酮酸（DPA），同时α-酮戊二酸作为氨基受体生成谷氨酸。之后通过LfD2-HDH与NADH将DPA还原为DSS，NADH被氧化生成NAD+。最重要的一个反应是CdgluD催化NAD+和谷氨酸生成NADH和α-酮戊二酸。在该路线中，CdgluD将EcTyrB和LfD2-HDH催化生成的NAD+和谷氨酸在多酶级联催化反应中循环使用实现了NADH和α-酮戊二酸的自给自足，有效地降低了生产成本，并且减少了副产物的产生。
对该路线合成DSS的反应条件优化后，20 mML-DOPA为底物多酶级联催化合成DSS的产率为98.3%，40 mML-DOP为底物时最高时空产率可达6.61 g L-1h-1。但当底物浓度增加到100 mM时，DSS产率降低到51.5%，其原因可能是随着反应的进行，反应过程中积累的NH4+抑制了CdgluD活性。
本文为丹参素的合成提供了一条高效、低成本且可持续的多酶级联合成路线。
倪晔教授为论文的通讯作者，亚琛工业大学季宇博士为本文的共同通讯。我校韩瑞枝副教授和2019级硕士生高克为本文的共同第一作者。上述研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2102700）、国家自然科学基金（31871738、22077054）等资助。
近年来倪晔教授团队在生物催化与酶工程方面取得丰硕成果，相关研究成果已发表在Journal of the American Chemical Society (2018)、ACS Catalysis (2018，2020)、ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2019)、Advanced Synthesis & Catalysis (2020)等本领域权威期刊。
