基于 4- 羟基苯乙酸-3- 羟化酶突变体的基因工程大肠杆菌发 酵生产左旋多巴

帕金森病是一种是老年人群中常见的慢性、进行性、运动障碍性中枢神经系

统疾病。帕金森病主要是由于大脑中缺乏多巴胺引起的．左旋多巴(Levodopa，

L-dopa)为目前治疗帕金森病的主要药物．多巴胺不能够通过血脑屏障到达大脑

治疗帕金森病，而 L-dopa 能够通过血脑屏障，到达中枢神经系统，并在体内脱

羧酶的作用下转变为多巴胺，从而治疗帕金森病．常见的治疗帕金森病的药物多

为 L-dopa 及其与其他药物的复合物，如美多芭、息宁等。在全球 500 强畅销药

物市场中，抗帕金森治疗市场超过 20 亿美元。

来源于大肠杆菌的 4-羟基苯乙酸-3-羟化酶（ p-hydroxyphenylacetate

3-hydroxylase ，PHAH) 具有较宽的底物范围，可以将 L-酪氨酸转化为 L-dopa，

反应单向进行，产物均为 L 型，且该酶不会进一步氧化 L-dopa。但由于 L-酪氨

酸并不是 PHAH 的最适底物，该方法催化生成 L-dopa 反应速率慢，到目前文献报

道的最高产率为 12.5g/L，并不能实际生产应用。

前期本实验室通过对大肠杆菌芳香族氨基酸代谢途径进行改造，已获得从葡

萄糖发酵生成 L-酪氨酸高产大肠杆菌菌株，发酵水平仅次于美国麻省理工学院

与美国杜邦合作文献报道的 L-酪氨酸发酵水平.本课题对 4-羟基苯乙酸-3-羟化

酶进行突变改造，获得了一催化反应速度大幅提升的突变体。在 L-酪氨酸的代

谢途径的基础上，含 4-羟基苯乙酸-3-羟化酶突变体的大肠杆菌培养 38 小时转

化生成左旋多巴产率即可达 50g/L 以上，且培养发酵简单易行为世界上首个采用

此法可实现大规模工业应用的左旋多巴生产路线。目前左旋多巴市场价格约为

50 万/吨，此法生产成本远低于左旋多巴市场价格。