원문링크: https://www.nature.com/articles/s41467-020-16099-7

연구 배경

Chiral secondary fatty alcohols는 정밀화학 소재로 의약품 등의 고부가 제품 합성/개발에 널리 활용되고 있으나 화학적인 방법으로는 고수율, 고순도로 생산하기가 상당히 어려움.

연구 성과

지방산에 하이드록실 기를 위치 특이적으로 도입하는 지방산 이중결합 수화효소 (fatty acid double bond hydratase)와 지방산 다이올 합성 효소 (fatty acid diol synthase) 등을 활용하여 광학활성도가 우수한 하이드록시 지방산을 합성하고, 여기에 Photoactivated decarboxylase를 반응시켜 하이드록시 지방산의 카르복실기를 제거하여 Chiral secondary fatty alcohols를 고수율, 고순도로 생산하는 친환경 합성법을 개발하였음.

향후 계획

지방산 수화효소와 지방산 다이올 합성 효소의 활성은 매우 우수하나 Photoactivated decarboxylase의 반응 활성과 안정성이 낮은 편이어서 Photoactivated decarboxylase의 반응 활성과 안정성을 향상시키기 위한 효소 구조 재설계 연구를 수행할 예정임.

Abstract

En route to a bio-based chemical industry, the conversion of fatty acids into building blocks is of particular interest. Enzymatic routes, occurring under mild conditions and excelling by intrinsic selectivity, are particularly attractive. Here we report photoenzymatic cascade reactions to transform unsaturated fatty acids into enantiomerically pure secondary fatty alcohols. In a first step the C=C-double bond is stereoselectively hydrated using oleate hydratases from Lactobacillus reuteri or Stenotrophomonas maltophilia. Also, dihydroxylation mediated by the 5,8-diol synthase from Aspergillus nidulans is demonstrated. The second step comprises decarboxylation of the intermediate hydroxy acids by the photoactivated decarboxylase from Chlorella variabilis NC64A. A broad range of (poly)unsaturated fatty acids can be transformed into enantiomerically pure fatty alcohols in a simple one-pot approach.