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烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖型氧化还原酶具有重要生理功能，但难以选择性研究;同时，相应氧化还原反应需消耗化学计量的辅酶，成为大规模应用的瓶颈。因此，亟需设计合成辅酶类似物，创建新型生物催化体系。本论文致力于合成结构多样、相对稳定的新型NAD+类似物，并研究其作为氧化还原酶辅酶的性质。
第一，建立了高效合成含有三唑环的腺苷—磷酸(AMP)类似物的方法。以四乙酰核糖为原料，经过4步反应，以脂肪酶选择性脱去乙酰基和1，3-偶极环加成反应为关键步骤，27-63％的总收率合成了14种结构新颖的AMP类似物。
第二，建立了制备焦磷酸酯型NAD+类似物的方法。以PPh3/(PyS)2为磷酸活化试剂，采用弱阴离子交换树脂为分离材料分离得到30种结构新颖的NAD+类似物。
第三，研究了焦磷酸酯型NAD+类似物的物理化学和生物学性质。结果表明，NAD+类似物保持了NAD+的氧化还原特性。通过高通量筛选得到苹果酸酶(ME)突变体ME-Q401H/L404T，动力学测定对类似物B-8的Kcat/km是野生型酶的50倍;突变体ME-L310K/L404S动力学测定对类似物B-7和B-8的Kcat/km分别为78.8和68.6s-1mM-1，对NAD+的Kcat/km为8.2s-1mM-1。ME突变体可有效利用类似物作为辅酶，而利用NAD+的活性较低，表明初步建立了生物正交催化体系。