【深度】非天然氨基酸（ncAAs）應(yīng)用前景廣闊合成工藝研究不斷深入

2024-02-22 15:20

非天然氨基酸具有靈敏度高、特異性強、功能多樣、使用靈活等特點，在藥物研發(fā)、生物催化、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測、蛋白質(zhì)設(shè)計等領(lǐng)域應(yīng)用價值較高。

非天然氨基酸具有多樣性功能基團(tuán)，如酮基、醛基、烯基、硝基、酰胺基、磷酸根等，可發(fā)生光化學(xué)、點擊化學(xué)、糖基化、熒光顯色等反應(yīng)。非天然氨基酸（ncAAs）是一類非蛋白光學(xué)性氨基酸，通過化學(xué)修飾、基因定點突變和計算機輔助蛋白質(zhì)設(shè)計20種天然氨基酸得到。

非天然氨基酸種類多樣，包括L-叔亮氨酸、L-正纈氨酸、D-絲氨酸、D-脯氨酸、D-酪氨酸、D-苯丙氨酸、R-3-氨基丁酸等。根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能不同，非天然氨基酸可分為熒光標(biāo)記型、化學(xué)反應(yīng)型、光交聯(lián)型以及翻譯后修飾型四大類。根據(jù)氨基位置不同，非天然氨基酸又分為α型氨基酸、β型氨基酸。

非天然氨基酸生產(chǎn)方法分為化學(xué)法、生物催化法、微生物合成法等，其中化學(xué)法又分為化學(xué)拆分法、不對稱轉(zhuǎn)化法、手性合成法等。化學(xué)法存在手性含量低、合成副反應(yīng)多、三廢排量高等缺點，相比之下，生物催化法在成本、安全性、手性含量等方面具有一定優(yōu)勢。非天然氨基酸的微生物合成尚處于起步階段，距離產(chǎn)業(yè)化較遠(yuǎn)。

根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2024-2028年中國非天然氨基酸（ncAAs）行業(yè)市場供需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預(yù)測報告》顯示，非天然氨基酸具有靈敏度高、特異性強、功能多樣、使用靈活等特點，在藥物研發(fā)、生物催化、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測、蛋白質(zhì)設(shè)計等領(lǐng)域應(yīng)用價值較高。我國非天然氨基酸市場起步較晚，得益于手性藥物、多肽藥物、擬肽類藥物發(fā)展，非天然氨基酸應(yīng)用規(guī)模越來越大，預(yù)計2023-2028年，我國非天然氨基酸市場規(guī)模將不斷增長，2028年將突破125億元。

基因密碼子擴展（GCE）技術(shù)能實現(xiàn)在活細(xì)胞蛋白質(zhì)位點特異性插入非天然氨基酸，隨著相關(guān)技術(shù)日漸成熟，多種非天然氨基酸得到了不斷優(yōu)化、改進(jìn)和創(chuàng)新。非天然氨基酸合成是國內(nèi)外重點研究方向之一，北京理工大學(xué)霍毅欣教授團(tuán)隊在合成生物學(xué)重點研發(fā)專項“基于密碼子擴展的原核生物構(gòu)建和酶定向進(jìn)化”的資助下，構(gòu)建了多種非天然氨基酸的生物合成途徑。

新思界行業(yè)分析人士表示，非天然氨基酸具有天然氨基酸不存在的結(jié)構(gòu)和功能，應(yīng)用前景十分廣闊。我國是全球非天然氨基酸主要生產(chǎn)國之一，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)有上海瀚鴻科技股份有限公司、泰州天鴻生化科技有限公司、蘇州昊帆生物股份有限公司、四川同晟氨基酸有限公司、浙江華睿生物技術(shù)有限公司等。

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