近日，ACS Catalysis以封面形式发表了糖化学与生物技术教育部重点实验室康振教授课题组的研究成果Closed-Loop System Drivenby ADP Phosphorylation from Pyrophosphate Affords Equimolar Transformation of ATP to 3’-Phosphoadenosine-5’-phosphosulfate (Xu et al., ACS Catal. 2021, 11(16): 10405–10415)，江南大学2020级博士生胥睿睿和副研究员王阳为该论文共同第一作者，康振教授为通讯作者，论文作者还包括堵国成教授和李江华教授。

3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸(PAPS)是生物体内所有生物磺酸化反应的通用磺酸基团供体。生物制造含磺酸基团化合物(如肝素和硫酸软骨素)的需求推动了PAPS体外合成的研究。现有的PAPS的酶法合成面临着自然转化率低(2 mol ATP只能合成1 mol PAPS)50%的天然转化率和高成本的障碍。针对现有问题，研究人员开发了一条理论转化率为100%的PAPS合成路线，该路线提供了ATP等摩尔转化为PAPS的条件。

首先通过融合来自不同物种的腺苷5’-三磷酸硫酰化酶和腺苷5’-磷酸硫酸激酶，人工创造了一种具有活性的双功能酶来直接将ATP转化为PAPS。为了最大限度地将ATP转化为PAPS，通过筛选消耗低成本聚磷酸作为高能磷酸供体的聚磷酸激酶，设计并构建了一个依赖于聚磷酸盐的ATP再生系统。紧接着，研究人员通过实验发现PPi可以作为磷酸供体，通过聚磷酸激酶将ADP磷酸化为ATP。在证明了PPi激酶活性在聚磷酸激酶中的广泛分布后，建立了一条闭环ATP再生途径，从理论上将底物ATP等摩尔完全转化为PAPS。本研究通过构建的低成本高效酶法合成PAPS路线，对于促进磺酸化合物生物合成具有重要的意义。

上述研究得到了国家重研发计划(2021YFC2100800)、江苏省杰出青年科学基金(BK20200025)、国家自然科学基金(32000058、31970085)、关键技术资助江苏省研发计划(BE2019630)，国家轻工技术与工程一流学科(LITE2018-16)的资助。

图1 文章封面

图2 PAPS的应用

图3 PAPS合成途径

图4 不同来源的ATPS和APSK的比较

图5 人工PAPS合成双功能酶的构建

图6 不同来源聚磷酸激酶的筛选

图7 聚磷酸激酶的结构拆分

图8 焦磷酸激酶酶活验证