手性胺和非天然氨基酸广泛应用于医药、精细化学品、化妆品、食品和农业等领域。ω-转氨酶能够拆分伯胺消旋体并催化前手性羰基底物的不对称加氨反应，其催化条件温和，无需额外的辅酶循环，且具有高催化速率和立体选择性，有利于实现手性胺类化合物的绿色生产。

中国科学院天津工业生物技术研究所朱敦明研究员和吴洽庆研究员领导的生物催化反应机理及应用团队，针对新型ω-转氨酶的生物催化开展了一系列研究。他们从基因数据库中筛选鉴定出一种新的(S)-立体选择性ω-转氨酶（(S)-TA）和五种新的(R)-立体选择性ω-转氨酶（(R)-TA），测定了其酶学性质，并进行了水相和有机相催化应用试验。

来自Burkholderia vietnamiensis的(S)-立体选择性ω-转氨酶（HBV）具有广泛的底物谱。以乙醛酸为氨基受体，HBV可拆分获得多种光学纯的(R)-构型手性胺，包括(R)-α-苯乙胺、(R)-1-苯丙胺、(R)-4-苯基-2-丁胺和(R)-α-四氢萘胺（ee值均大于99%）。与文献报道的仅能以β-酮酸为底物合成β-氨基酸的ω-转氨酶不同，HBV能够以β-酮酸酯（如β-丁酮酸乙酯和β-戊酮酸乙酯）为底物进行不对称胺化生成β-氨基酸酯，绕过了β-酮酸不稳定的难题，提供了一条ω-转氨酶催化生产β-氨基酸的新路径。

五种新的(R)-立体选择性ω-转氨酶（HFO、HNH、HTA、HTR和HTV）分别来自Fusarium oxysporum、Nectria haematococca、Trichoderma atroviride、Trichoderma reesei和Trichoderma virens。这五种(R)-TA对丙酮酸、2-丁酮酸、2-戊酮酸、巯基丙酮酸、乙酰乙酸乙酯、β-戊酮酸乙酯和4-戊酮酸等酮酸和酮酯均表现出显著活性，所得产物为相应的非天然氨基酸或酯类，ee值均大于99%。

高立体选择性是酶进行不对称催化的特性，ω-转氨酶具有生产光学纯手性胺和非天然氨基酸的工业应用潜力。两种不同立体选择性ω-转氨酶的获得，丰富了现有的ω-转氨酶资源，特别是增加了可供使用的稀有(R)-TA数量，为ω-转氨酶生物催化的后续研究和工业应用奠定了坚实基础。

该研究得到了国家重点基础研究发展计划（973计划，No. 2011CB710801）、国家自然科学基金（No. 21072151）和中国科学院研究生科技创新专项基金（No. Y2J8041021）的资助，并已申请国家专利2项（201310556932.X和201310556825.7）。研究结果分别发表在Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic和Applied Microbiology and Biotechnology杂志上，天津工生所生物化工专业博士生姜进举为论文第一作者。